易知k?lnk,k?ln2,所以h(x0)?0. 因此对任意c?(0,1),取x0?4x,当x?(x0,??)时,恒有x?ce. cx综上,对任意给定的正数c,总存在x0,当x?(x0,??)时,恒有x?ce. 解法三:(1)同解法一. (2)同解法一.
(3)①若c?1,取x0?0, 由(2)的证明过程知,e?2x,
所以当x?(x0,??)时,有ce?e?2x?x,即x?ce. ②若0?c?1,
令h(x)?cex?x,则h'(x)?cex?1, 令h(x)?0得x?ln当x?ln'xxxx1. c1'时,h(x)?0,h(x)单调递增. c2取x0?2ln,
ch(x0)?ce易知
2ln2c?2ln222?2(?ln), ccc22?ln?0,又h(x)在(x0,??)内单调递增, ccx所以当x?(x0,??)时,恒有h(x)?h(x0)?0,即x?ce.
综上,对任意给定的正数c,总存在x0,当x?(x0,??)时,恒有x?ce. 注:对c的分类可有不同的方式,只要解法正确,均相应给分。
105.【2014·辽宁卷(理21)】已知函数f(x)?(cosx?x)(??2x)?(sinx?1),
x83g(x)?3(x?x)cosx?4(1?sinx)ln(3?证明:(1)存在唯一x0?(0,(2)存在唯一x1?(2x?).
?2),使f(x0)?0;
?2,?),使g(x1)?0,且对(1)中的x0?x1??.
2?)时,f'(x)??(1?sinx)(??2x)?2x?cosx?0,函数f(x)在(0,)上为232?8?162?0,所以存在唯一x0?(0,),使f(x0)?0. 减函数,又f(0)????0,f()????23233(x??)cosx2??4ln(3?x),x?[,?], (Ⅱ)考虑函数h(x)?1?sinx?2(Ⅰ)当x?(0,令t???x,则x?[记u(t)?h(??t)???,?]时,t?[0,], 22?3tcost23f(t)?4ln(1?t),则u'(t)? ,
1?sint?(??2t)(1?sint)由(Ⅰ)得,当t?(0,x0)时,u'(t)?0,当t?(x0,?2)时,u'(t)?0.
在(0,x0)上u(t)是增函数,又u(0)?0,从而当t?(0,x0]时,u(t)?0,所以u(t)在(0,x0]上无零点. 在(x0,???)上u(t)是减函数,由u(x0)?0,u()??4ln2?0,存在唯一的t1?(x0,) ,使222u(t1)?0.
所以存在唯一的t1?(x0,?2)使u(t1)?0.
因此存在唯一的x1???t1?(因为当x?(一的x1?(?2,?),使h(x1)?h(??t1)?u(t1)?0.
?2,?)时,1?sinx?0,故g(x)?(1?sinx)h(x)与h(x)有相同的零点,所以存在唯
?2,?),使g(x1)?0.
因x1???t1,t1?x0,所以x0?x1??
106.【2014·辽宁卷(文8)】已知函数f(x)??(x?cosx)?2sinx?2,
g(x)?(x??)1?sinx2x??1.
1?sinx?证明:(Ⅰ)存在唯一x0?(0,(Ⅱ)存在唯一x1?((Ⅰ)当x?(0,?2),使f(x0)?0;
?2,?),使g(x1)?0,且对(1)中的x0,有x0?x1??.
?)时,f'(x)????sinx?2cosx?0,所以f(x)在(0,)上为增函数.又
22???4?0.所以存在唯一x0?(0,),使f(x0)?0. f(0)????2?0.f()?222??2(Ⅱ)当x?(?2?,)时,化简得g(x)?(??x)cosx2x??1.令t???x.记
1?sinx?u(t)?g?(?t)? ?tcost2t?f(t)??1.t?(0,).则u'(t)?.由(Ⅰ)得,当t?(0,x0)时,u'(t)?0;
1?sint?2?(1?sint)当t?(x0,?)时,u'(t)?0.从而在(x0,)上u(t)为增函数,由u()?0知,当t?[x0,)时,
2222???u(t)?0,所以u(t)在[x0,)上无零点.在(0,x0)上u(t)为减函数,由u(0)?1及u(x0)?0知存
2在唯一t0?(0,x0),使得u(x0)?0.于是存在唯一t0?(0,??2),使得u(t0)?0.设
x1???t0?(,?).g(x1)?g(??t0)?u(t0)?0
2.因此存在唯一的x1?(??2,?),使得g(x1)?0.由于x1???t0,t0?x0,所以x0?x1??.
107【2014·陕西卷(理21)】设函数的导函数.
f(x)?ln(1?x),g(x)?xf'(x),x?0,其中f'(x)是f(x)(1)g1(x)?g(x),gn?1(x)?g(gn(x)),n?N?,求gn(x)的表达式; (2)若
f(x)?ag(x)恒成立,求实数a的取值范围;
(3)设n?N?,比较g(1)?g(2)?【解析】
?g(n)与n?f(n)的大小,并加以证明.
1x,?g(x)? 1?x1?xf(x)?ln(x?1),?f?(x)?(1)g(x)?xx?1?11??1? 1?x1?x1?x11x?0,?1?x?1,??1,?1??0,即g(x)?0,当且仅当x?0时取等号
1?x1?x当x?0时,gn(0)?0 当x?0时,g(x)?0
gn?1(x)?g(gn(x))
?gn?1(x)?gn(x)1?gn(x)1111???1,即??1 ,?1?gn(x)gn?1(x)gn(x)gn(x)gn?1(x)gn(x)?数列{1}是以g1(x)为首项,以1为公差的等差数列 gn(x)x1111?nx(x?0) ,?gn(x)???(n?1)?1??(n?1)?1?x1?nxgn(x)g1(x)x1?x0x?0,?gn(x)?(x?0) 当x?0时,gn(0)?1?01?nx?(2)在x?0范围内f(x)?ag(x)恒成立,等价于f(x)?ag(x)?0成立
ax,即h(x)?0恒成立, 1?x令h(x)?f(x)?ag(x)?ln(x?1)?h?(x)?1a(1?x)?axx?1?a ??22x?1(1?x)(1?x)令h?(x)?0,即x?1?a?0,得x?a?1
当a?1?0即a?1时,h(x)在[0,??)上单调递增,h(x)?h(0)?ln(1?0)?0?0 所以当a?1时,h(x)在[0,??)上h(x)?0恒成立;
当a?1?0即a?1时,h(x)在[a?1,??)上单调递增,在[0,a?1]上单调递减, 所以h(x)?h(a?1)?lna?a?1 设?(a)?lna?a?1(a?1),??(a)?因为a?1,所以
1?1 a1?1?0,即??(a)?0,所以函数?(a)在(1,??)上单调递减 a所以?(a)??(1)?0,即h(a?1)?0,所以h(x)?0不恒成立 综上所述,实数a的取值范围为(??,1]; (3)由题设知:g(1)?g(2)?????g(n)?12n??????,n?f(n)?n?ln(n?1) 23n?1比较结果为:g(1)?g(2)?????g(n)?n?ln(n?1)
1111????????ln(n?1) 234n?1x,x?0 在(2)中取a?1,可得ln(1?x)?1?x1n?111??令x?,n?N,则ln,即ln(n?1)?lnn?
nnn?1n?11故有ln2?ln1?
2证明如下:上述不等式等价于
ln3?ln2?1 31 n?1??????
ln(n?1)?lnn?上述各式相加可得:ln(n?1)?结论得证.
1111??????? 234n?1108.【2014·陕西(文21)】设函数
f(x)?lnx?m,m?R. x(1)当m?e(e为自然对数的底数)时,求(2)讨论函数g(x)?f(x)的最小值;
xf'(x)?零点的个数;
3(3)若对任意b?a?0,f(b)?f(a)?1恒成立,求m的取值范围.
b?ae x【解析】(1)由题设,当m?e时,f(x)?lnx?易得函数f(x)的定义域为(0,??)
?f?(x)?1ex?e??2 xx2x?当x?(0,e)时,f?(x)?0,此时f(x)在(0,e)上单调递减;
当x?(e,??)时,f?(x)?0,此时f(x)在(e,??)上单调递增;
e?当x?e时,f(x)取得极小值f(e)?lne??2
e?f(x)的极小值为2
(2)
函数g(x)?f?(x)?x1mx??2?(x?0) 3xx3令g(x)?0,得m??设?(x)??13x?x(x?0) 313x?x(x?0) 3???(x)??x2?1??(x?1)(x?1)
当x?(0,1)时,??(x)?0,此时?(x)在(0,1)上单调递增;