题目内容

【题目】(本小题满分12分)设函数.

(Ⅰ)讨论函数的单调性;

(Ⅱ)如果对所有的≥0,都有≤,求的最小值;

(Ⅲ)已知数列中, ,且,若数列的前n项和为,求证:

.

【答案】(Ⅰ)函数在上单调递减,在单调递增;(Ⅱ);(Ⅲ)证明见解析.

【解析】试题(Ⅰ)先对函数求导,再对的取值范围进行讨论,即可得的单调性;(Ⅱ)设,先对函数求导,再对的取值范围进行讨论函数的单调性,进而可得的最小值;(Ⅲ)先由已知条件求出数列的通项公式和前项和,再把转化为,由(Ⅱ)可得, ,令,可得,进而可证,即可证.

试题解析:(Ⅰ) 的定义域为, 1分

当时, ,当时, 2分

所以函数在上单调递减,在单调递增. 3分

(Ⅱ)设,则

因为≥0,故5分

(ⅰ)当时, , ,所以在单调递减,而,所以对所有的≥0, ≤0,即≤;

(ⅱ)当时, ,若,则, 单调递增,而,所以当时, ,即;

(ⅲ)当时, , ,所以在单调递增,而,所以对所有的, ,即;

综上, 的最小值为2. 8分

(Ⅲ)由得, ,由得, ,

所以,数列是以为首项,1为公差的等差数列,

故, , 9分

由(Ⅱ)知时, , ,

即, . 10分

法一:令,得,

即

因为11分

所以12分

故12分

法二:

下面用数学归纳法证明.

(1)当时,令代入,即得,不等式成立

(2)假设时,不等式成立,即

则时,

令代入,得

即

由(1)(2)可知不等式对任何 都成立.

故12分

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