解题思路:(Ⅰ)求f′(x),根据f′(x)的符号判断函数f(x)的单调性,根据单调性求它在[1,e]上的最大、最小值;
(Ⅱ)作差比较f(x),g(x)的大小,所以构造函数F(x)=f(x)-g(x),求F′(x),判断该导数的符号便可判断出F(x)在[1,+∞)上单调递减,所以F(x)≤F(1)=-[1/6]<0,所以便得到f(x)<g(x);
(Ⅲ)f′(x)=x+[1/x],所以便得到f′(xn)=
x
n
+
1
x
n
,所以设S=
[f′(x)
]
n
−f′(
x
n
)=(x+
1
x
)
n
−
x
n
−
1
x
n
=
∁
n
1
x
n−1
•
1
x
+
∁
n
2
x
n−2
•
1
x
2
+…+
∁
n
n−1x•
1
x
n−1
①;
对该式倒序相加便得到S=
∁
n
n−1
x
−(n−2)
+
∁
n
n−2
x
−(n−4)
+…+
∁
n
1
x
n−2
②.①+②得:2S=
∁
n
1
[
x
n−2
+
x
−(n−2)
]
+
∁
n
2[
x
n−4
+
x
−(n−4)
]
+…+
∁
n
n−1
[
x
−(n−2)
+
x
n−2
]
,所以根据基本不等式便可得到:2S≥2
(
∁
n
1
+
∁
n
2
+…+
∁
n
n−1
)
=2(2n-2),所以S≥2n-2.
(I)f′(x)=x+
1
x>0(x>0),∴f(x)在(0,+∞)上是增函数;
∴f(x)在[1,e]的最大值,最小值分别为f(e)=
1
2e2+1,f(1)=
1
2];
(II)设F(x)=f(x)-g(x)=[1/2x2+lnx−
2
3x3,F′(x)=x+
1
x−2x2=
x2+1−2x3
x]=
(1−x)(2x2+x+1)
x
∴当x≥1时,F′(x)≤0,即F(x)在[1,+∞)上单调递减;
∴F(x)≤F(1)=−
1
6<0;
∴f(x)<g(x);
(III)f′(x)=x+
1
x,∴[f′(x)]n=(x+
1
x)n,f′(xn)=xn+
1
xn;
∴设S=[f′(x)]n-f′(xn)=∁n1xn−1•
1
x+∁n2xn−2•
1
x2+…+∁nn−1x•
1
xn−1 ①;
将上式倒序相加S=∁nn−1x−(n−2)+∁nn−2x−(n−4)+…+∁n1xn−2②;
∴①+②得:2S=∁n1[xn−2+x−(n−2)]+∁n2[xn−4+x−(n−4)]+…+∁nn−1[x−(n−2)+xn−2]≥2(∁n1+∁n2+…+∁nn−1);
∴S≥∁n1+∁n2+…+∁nn−1=2n-2;
即[f′(x)]n-f′(xn)≥2n-2.
点评:
本题考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的单调性.
考点点评: 考查根据函数导数符号判断函数单调性的方法,以及根据单调性求函数的最大值、最小值,构造函数解决问题的方法,以及二项式定理,对于求和的时候所用的倒序相加的方法,及(1+1)n的二项展开式.