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已知函数(a为常数)是实数集R上的增函数,对任意的x∈R,有f(x)+f(-x)=0,函数,函数g(x)=ln[f(x)+1]. (1)求实数a的值; (2)若对任意的x>0,g(x)<px恒成立,求实数p的取值范围; (3)求证:当时,.
2019-05-27
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已知函数
(a为常数)是实数集R上的增函数,对任意的x∈R,有f(x)+f(-x)=0,函数,函数g(x)=ln[f(x)+1].
(1)求实数a的值;
(2)若对任意的x>0,g(x)<px恒成立,求实数p的取值范围;
(3)求证:当
时,
.____
优质解答
【分析】
(1)由“f(x)对任意的x∈R,都有f(x)+f(-x)=0”得f(x)是R上的奇函数求解a,再由“函数f(x)是实数集R上的增函数”验证.
(2)结合(1)将“任意的x>0,g(x)0恒成立,只要求得h(x)的最大值即可.
(3)观察其结构,我们可以先探究一下,g(1)<1,即,ln(1+1)<1,ln(
+1)<
,依此类推,我们可以有ln(
)<
,成立,再用累加法求解.
(1)∵f(x)对任意的x∈R,都有f(x)+f(-x)=0,
∴f(x)是R上的奇函数,
∴f(0)=(a-1)ln(1+a
2
-a-2)=0
即a2-a-2=0或a-1=0
∴a=-1或a=2或a=1,
∵f(x)是实数集R上的增函数,
∴a=2.
(2)由(1)知f(x)=x,函数g(x)=ln[f(x)+1]=ln(x+1),
设h(x)=g(x)-px=ln(x+1)-px(x>0),
则g(x)0)
①若p≥1,则h′(x)=
<0,h(x)在(0,+∞)上是减函数,
因此h(x)<h(0)=0恒成立,
②若p∈(0,1),则令h′(x)=0,解得x=
,
当x∈(0,
)是,h(x)>0,h(x)单调递增,不成立
故实数p的取值范围[1,+∞)
(3)证明:由第(2)小题可知,
当p=1时,ln(x+1)<x(x>0)恒成立,
故当x>0,ln(
)<
也恒成立,
∴ln2<1,
<
<
,
<
将各不等式相加得
ln
+
…+
<1+
+…+
故g(n)<
【点评】
本题主要考查函数的奇偶性和单调性,同时还考查了验证的思想,转化的思想以及知识方法迁移的能力.
【分析】
(1)由“f(x)对任意的x∈R,都有f(x)+f(-x)=0”得f(x)是R上的奇函数求解a,再由“函数f(x)是实数集R上的增函数”验证.
(2)结合(1)将“任意的x>0,g(x)0恒成立,只要求得h(x)的最大值即可.
(3)观察其结构,我们可以先探究一下,g(1)<1,即,ln(1+1)<1,ln(
+1)<
,依此类推,我们可以有ln(
)<
,成立,再用累加法求解.
(1)∵f(x)对任意的x∈R,都有f(x)+f(-x)=0,
∴f(x)是R上的奇函数,
∴f(0)=(a-1)ln(1+a
2
-a-2)=0
即a2-a-2=0或a-1=0
∴a=-1或a=2或a=1,
∵f(x)是实数集R上的增函数,
∴a=2.
(2)由(1)知f(x)=x,函数g(x)=ln[f(x)+1]=ln(x+1),
设h(x)=g(x)-px=ln(x+1)-px(x>0),
则g(x)0)
①若p≥1,则h′(x)=
<0,h(x)在(0,+∞)上是减函数,
因此h(x)<h(0)=0恒成立,
②若p∈(0,1),则令h′(x)=0,解得x=
,
当x∈(0,
)是,h(x)>0,h(x)单调递增,不成立
故实数p的取值范围[1,+∞)
(3)证明:由第(2)小题可知,
当p=1时,ln(x+1)<x(x>0)恒成立,
故当x>0,ln(
)<
也恒成立,
∴ln2<1,
<
<
,
<
将各不等式相加得
ln
+
…+
<1+
+…+
故g(n)<
【点评】
本题主要考查函数的奇偶性和单调性,同时还考查了验证的思想,转化的思想以及知识方法迁移的能力.
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