已知函數f(x)的導函數為f ′(x),且對任意x>0,都有f ′(x)>
.
(Ⅰ)判斷函數F(x)=
在(0,+∞)上的單調性;
(Ⅱ)設x1,x2∈(0,+∞),證明:f(x1)+f(x2)<f(x1+x2);
(Ⅲ)請將(Ⅱ)中的結論推廣到一般形式,并證明你所推廣的結論.
(Ⅰ)F(x)=
在(0,+∞)上是增函數;(Ⅱ)f(x1)+f(x2)<f(x1+x2);(Ⅲ)f(x1)+f(x2)+…+f(xn)<f(x1+x2+…+xn).
解析試題分析:(Ⅰ)判斷F(x)的單調性,則需對F(x)求導,得F′(x)=
,∵f ′(x)>
,x>0,則xf ′(x)-f(x)>0,即F′(x)>0,F(x)=
在(0,+∞)上是增函數.(Ⅱ)要證明f(x1)+f(x2)<f(x1+x2),可以從第(Ⅰ)的結論入手,∵x1>0,x2>0,∴0<x1<x1+x2,F(x)=
在(0,+∞)上是增函數,則F(x1)<F(x1+x2),即
<
,而x1>0,所以f(x1)<
f(x1+x2),同理f(x2)<
f(x1+x2),兩式相加,得f(x1)+f(x2)<f(x1+x2),得證.(Ⅲ)(Ⅱ)中結論的推廣形式為:設x1,x2,…,xn∈(0,+∞),其中n≥2,則f(x1)+f(x2)+…+f(xn)<f(x1+x2+…+xn).證明的方法同(Ⅱ)的證明,∵x1>0,x2>0,…,xn>0,∴0<x1<x1+x2+…+xn.F(x)=
在(0,+∞)上是增函數,F(x1)<F(x1+x2+…+xn),即
<
,而x1>0,所以f(x1)<
f(x1+x2+…+xn),同理f(x2)<
f(x1+x2+…+xn),……
f(xn)<
f(x1+x2+…+xn),以上n個不等式相加,得f(x1)+f(x2)+…+f(xn)<f(x1+x2+…+xn),得證.
試題解析:(Ⅰ)對F(x)求導數,得F′(x)=
.
∵f ′(x)>
,x>0,∴xf ′(x)>f(x),即xf ′(x)-f(x)>0,
∴F′(x)>0.
故F(x)=
在(0,+∞)上是增函數.
(Ⅱ)∵x1>0,x2>0,∴0<x1<x1+x2.
由(Ⅰ),知F(x)=
在(0,+∞)上是增函數,
∴F(x1)<F(x1+x2),即
<
.
∵x1>0,∴f(x1)<
f(x1+x2).
同理可得f(x2)<
f(x1+x2).
以上兩式相加,得f(x1)+f(x2)<f(x1+x2).
(Ⅲ)(Ⅱ)中結論的推廣形式為:
設x1,x2,…,xn∈(0,+∞),其中n≥2,則f(x1)+f(x2)+…+f(xn)<f(x1+x2+…+xn).
∵x1>0,x2>0,…,xn>0,
∴0<x1<x1+x2+…+xn.
由(Ⅰ),知F(x)=
在(0,+∞)上是增函數,
∴F(x1)<F(x1+x2+…+xn),即
<
.
∵x1>0,
∴f(x1)<
f(x1+x2+…+xn).
同理可得
f(x2)<
f(x1+x2+…+xn),
f(x3)<
f(x1+x2+…+xn),
……
f(xn)<
f(x1+x2+…+xn).
以上n個不等式相加,得f(x1)+f(x2)+…+f(xn)<f(x1+x2+…+xn).
考點:1.利用導數求單調性;2.利用函數單調性證明不等式.
科目:高中數學 來源: 題型:解答題
已知函數
,恒過定點
.
(1)求實數
;
(2)在(1)的條件下,將函數
的圖象向下平移1個單位,再向左平移
個單位后得到函數
,設函數
的反函數為
,直接寫出
的解析式;
(3)對于定義在
上的函數
,若在其定義域內,不等式
恒成立,求實數
的取值范圍.
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科目:高中數學 來源: 題型:解答題
設函數
,其中a為正實數.
(l)若x=0是函數
的極值點,討論函數
的單調性;
(2)若
在
上無最小值,且
在
上是單調增函數,求a的取值范
圍;并由此判斷曲線
與曲線
在
交點個數.
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