(2012•江西模拟)已知函数f(x)=ln(x+1)+mx,当x=0时,函数f(x)取得极大值.

1个回答

  • 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,∵λ12=1,且λ1>0,λ2>0,∴λ1x12x2∈(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λ12+…+λk=1时,f(λ1x12x2+…+λkxk)>λ1f(x1)+λ2f(x2)+…+λkf(xk).

    当n=k+1时,设正数λ1,λ2,…,λk+1满足λ12+…+λk+1=1,

    令m=λ12+…+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.