数学
一道数学题f(x)=lg[1+2x方+3x方+…+(n-1)x方+nx方a]/n,其中a是实数,n是任意给定的正自然数且n≥2,如果f(x)当x∈(-∞,1]时有意义,求a的取值范围

2019-04-10

一道数学题
f(x)=lg[1+2x方+3x方+…+(n-1)x方+nx方a]/n,其中a是实数,n是任意给定的正自然数且n≥2,如果f(x)当x∈(-∞,1]时有意义,求a的取值范围
优质解答
(Ⅰ)f(x)当x∈(-∞,1]时有意义的条件是1+2x+…+(n-1)x+nxa>0,x∈(-∞,1],n≥2,
即a>-[(
1n
)x+(
2n
)x+…(
n-1n
)x],x∈(-∞,1],∵-(
kn
)x(k=1,2,…,n-1)在(-∞,1]上都是增函数,∴-[(
1n
)x+(
2n
)x+…(
n-1n
)x]在(-∞,1]上也是增函数,从而它在x=1时取得最大值-(
1n
+
2n
+…
n-1n
)=-
12n(n-1)n
=-
12
(n-1).所以a>-[(
1n
)x+(
2n
)x+…(
n-1n
)x],x∈(-∞,1],∵-(
kn
)x(k=1,2,…,n-1)在(-∞,1]等价于a≥-
12
(n-1),故a的取值范围是{a|a≥-
12
(n-1)}.
(Ⅱ)证明:只需证明n≥2时,[1+2x+…+(n-1)x+nxa]2<n[1+22x+…+(n-1)2x+n2xa],a∈(0,1],x≠0.
∵(a1+a2+…+an2)2=(a12+a22+…an2)+2(a1a2+a2a3+…+an-1an)≤(a12+a22+…an2)+[(a12+a22)+…+(a12+an2)]+[(a22+a32)+…+(a22+an2)]+…+[(an-22+an-12)+(an-22+an2)]+(an-12+an2)
=n(a12+a22+…+an2).
于是(a1+a2+…+an)2≤n(a12+a22+…+an2)当a1=a2=…=an时成立.
利用上面结果知,当a=1,x≠0时,因1≠2x,所以有[1+2x+…+(n-1)x+nxa]2<n[1+22x+…+(n-1)2x+n2xa],a∈(0,1],
当0<a<1,x≠0时,因a2<a,所以有
[1+2x+…+(n-1)x+nxa]2<n[1+22x+…+(n-1)2x+n2xa],即有2f(x)<f(2x)a∈(0,1],x≠0.
(Ⅰ)f(x)当x∈(-∞,1]时有意义的条件是1+2x+…+(n-1)x+nxa>0,x∈(-∞,1],n≥2,
即a>-[(
1n
)x+(
2n
)x+…(
n-1n
)x],x∈(-∞,1],∵-(
kn
)x(k=1,2,…,n-1)在(-∞,1]上都是增函数,∴-[(
1n
)x+(
2n
)x+…(
n-1n
)x]在(-∞,1]上也是增函数,从而它在x=1时取得最大值-(
1n
+
2n
+…
n-1n
)=-
12n(n-1)n
=-
12
(n-1).所以a>-[(
1n
)x+(
2n
)x+…(
n-1n
)x],x∈(-∞,1],∵-(
kn
)x(k=1,2,…,n-1)在(-∞,1]等价于a≥-
12
(n-1),故a的取值范围是{a|a≥-
12
(n-1)}.
(Ⅱ)证明:只需证明n≥2时,[1+2x+…+(n-1)x+nxa]2<n[1+22x+…+(n-1)2x+n2xa],a∈(0,1],x≠0.
∵(a1+a2+…+an2)2=(a12+a22+…an2)+2(a1a2+a2a3+…+an-1an)≤(a12+a22+…an2)+[(a12+a22)+…+(a12+an2)]+[(a22+a32)+…+(a22+an2)]+…+[(an-22+an-12)+(an-22+an2)]+(an-12+an2)
=n(a12+a22+…+an2).
于是(a1+a2+…+an)2≤n(a12+a22+…+an2)当a1=a2=…=an时成立.
利用上面结果知,当a=1,x≠0时,因1≠2x,所以有[1+2x+…+(n-1)x+nxa]2<n[1+22x+…+(n-1)2x+n2xa],a∈(0,1],
当0<a<1,x≠0时,因a2<a,所以有
[1+2x+…+(n-1)x+nxa]2<n[1+22x+…+(n-1)2x+n2xa],即有2f(x)<f(2x)a∈(0,1],x≠0.
相关标签: 数学题 实数 任意 自然数 意义 范围
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