题目内容
【题目】已知a为正实数,n为自然数,抛物线
与x轴正半轴相交于点A,设f(n)为该抛物线在点A处的切线在y轴上的截距.
(1)用a和n表示f(n);
(2)求对所有n都有
成立的a的最小值;
(3)当0<a<1时,比较
与
的大小,并说明理由.
【答案】
(1)解:∵抛物线
与x轴正半轴相交于点A,∴A(
)
对
求导得y′=﹣2x
∴抛物线在点A处的切线方程为
,∴ ![]()
∵f(n)为该抛物线在点A处的切线在y轴上的截距,∴f(n)=an;
(2)解:由(1)知f(n)=an,则
成立的充要条件是an≥2n3+1
即知,an≥2n3+1对所有n成立,特别的,取n=2得到a≥ ![]()
当a=
,n≥3时,an>4n=(1+3)n≥1+
=1+2n3+
>2n3+1
当n=0,1,2时, ![]()
∴a=
时,对所有n都有
成立
∴a的最小值为
;
(3)解:由(1)知f(k)=ak,下面证明:
首先证明:当0<x<1时, ![]()
设函数g(x)=
x(x2﹣x)+1,0<x<1,则g′(x)=
x(x﹣
)
当0<x<
时,g′(x)<0;当
时,g′(x)>0
故函数g(x)在区间(0,1)上的最小值g(x)min=g(
)=0
∴当0<x<1时,g(x)≥0,∴ ![]()
由0<a<1知0<ak<1,因此
,
从而
=
≥
=
>
= ![]()
【解析】(1)根据抛物线
与x轴正半轴相交于点A,可得A(
),进一步可求抛物线在点A处的切线方程,从而可得f(n);(2)由(1)知f(n)=an , 则
成立的充要条件是an≥2n3+1,即知,an≥2n3+1对所有n成立,当a=
,n≥3时,an>4n=(1+3)n>2n3+1,当n=0,1,2时,
,由此可得a的最小值;(3)由(1)知f(k)=ak , 证明当0<x<1时,
,即可证明: ![]()