解题思路:(1)求导函数,利用当x=0时,函数f(x)取得极大值,即可求得实数m的值;
(2)令
h(x)=f(x)−g(x)=f(x)−
f(
x
1
)−f(
x
2
)
x
1
−
x
2
(x−
x
1
)−f(
x
1
)
,则
h′(x)=f′(x)−
f(
x
1
)−f(
x
2
)
x
1
−
x
2
,根据函数f(x)在x∈(x1,x2)上可导,可得存在x0∈(x1,x2),使得
f′(
x
0
)=
f(
x
1
)−f(
x
2
)
x
1
−
x
2
,从而
h′(x)=f′(x)−f′(
x
0
)=
1
x+1
−
1
x
0
+1
=
x
0
−x
(x+1)(
x
0
+1)
,进而可得h(x)>0;
(3)用数学归纳法证明,先证明当n=2时,结论成立;再证明假设当n=k(k≥2)时结论成立,利用归纳假设证明当n=k+1时,结论也成立.
(1)求导函数f′(x)=
1
x+1+m.
∵当x=0时,函数f(x)取得极大值
∴f'(0)=0,得m=-1,此时f′(x)=−
x
x+1.
当x∈(-1,0)时,f'(x)>0,函数f(x)在区间(-1,0)上单调递增;
当x∈(0,+∞)时,f'(x)<0,函数f(x)在区间(0,+∞)上单调递减.
∴函数f(x)在x=0处取得极大值,故m=-1.…(3分)
(2)证明:令h(x)=f(x)−g(x)=f(x)−
f(x1)−f(x2)
x1−x2(x−x1)−f(x1),…(4分)
则h′(x)=f′(x)−
f(x1)−f(x2)
x1−x2.
∵函数f(x)在x∈(x1,x2)上可导,
∴存在x0∈(x1,x2),使得f′(x0)=
f(x1)−f(x2)
x1−x2.
∵f′(x)=
1
x+1−1,
∴h′(x)=f′(x)−f′(x0)=
1
x+1−
1
x0+1=
x0−x
(x+1)(x0+1)
∵当x∈(x1,x0)时,h'(x)>0,h(x)单调递增,∴h(x)>h(x1)=0;
∵当x∈(x0,x2)时,h'(x)<0,h(x)单调递减,∴h(x)>h(x2)=0;
故对任意x∈(x1,x2),都有f(x)>g(x).…(8分)
(3)证明:用数学归纳法证明.
①当n=2时,∵λ1+λ2=1,且λ1>0,λ2>0,∴λ1x1+λ2x2∈(x1,x2),∴由(Ⅱ)得f(x)>g(x),
即f(λ1x1+λ2x2)>
f(x1)−f(x2)
x1−x2(λ1x1+λ2x2−x1)+f(x1)=λ1f(x1)+λ2f(x2),
∴当n=2时,结论成立.…(9分)
②假设当n=k(k≥2)时结论成立,即当λ1+λ2+…+λk=1时,f(λ1x1+λ2x2+…+λkxk)>λ1f(x1)+λ2f(x2)+…+λkf(xk).
当n=k+1时,设正数λ1,λ2,…,λk+1满足λ1+λ2+…+λk+1=1,
令m=λ1+λ2+…+λk,μ
点评:
本题考点: 数学归纳法;利用导数研究函数的单调性;函数在某点取得极值的条件;利用导数求闭区间上函数的最值.
考点点评: 本题考查导数知识的运用,考查数学归纳法证明不等式,解题的关键是利用函数的极值点处导数为0,利用数学归纳法的证题步骤进行证明,综合性强.