题目内容

定义函数fn(x)=(1+x)n-1,x>-2,n∈N*.

(1)求证:fn(x)≥nx.

(2)是否存在区间[a,0](a<0),使函数n(x)=f3(x)-f2(x)在区间[a,0]上的值域为[ka,0]?若存在,求出最小的k值及相应的区间[a,0];若不存在,说明理由.

解:(1)证明:fn(x)-nx=(1+x)n-1-nx,

    令g(x)=(1+x)n-1-nx,则g′(x)=n[(1+x)n-1-1],

    当x∈(-2,0)时,g′(x)<0;

    当x∈(0,+∞)时,g′x>0.

∴g(x)在x=0处取得极小值g(0)=0,同时g(x)是学峰函数,则g(0)也是最小值,∴g(x)≥0.

    即fn(x)≥nx(当且仅当x=0取等号).

(2)h(x)=f3(x)=f2(x)=x(1+x)2,

h′(x)=(1+x)2+x·2(1+x)=(1+x)(1+3x),

    令h′(x)=0,得x=-1,x=-∴当x∈(-2,-1)时,h′(x)>0;当x∈(-1,-)时,h′(x)<0;

    当x∈(-,+∞)时,h′(x)>0,故h(x)的草图如图所示:

①在-≤a<0时,h(x)最小值h(a)=ka.∴k=(1+a)2,

②在-≤a≤-时,h(x)最小值=h(-)=-=ka,k=-,≤k≤;

③在a≤-时,h(x)最小值=h(a)=a(1+a)2=ka,k=(1+a)2,a=-取等号.

    综上k的最小值为,此时[a,0]=[-,0].

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