题目内容
已知函数f(x)是在(0,+∞)上每一点处均可导的函数,若xf '(x)>f(x)在
(0,+∞)上恒成立.
(Ⅰ)①求证:函数
在(0,+∞)上是增函数;②当x1>0,x2>0时,证明:f(x1)+f(x2)<f(x1+x2);
(Ⅱ)已知不等式ln(x+1)<x在x>﹣1且x≠0时恒成立,求证:
…
.
(0,+∞)上恒成立.
(Ⅰ)①求证:函数
(Ⅱ)已知不等式ln(x+1)<x在x>﹣1且x≠0时恒成立,求证:
解(Ⅰ)①∵
,∴
∵xf '(x)>f(x),∴g '(x)>0在(0,+∞)上恒成立,
从而有
在(0,+∞)上是增函数.
②由①知
在(0,+∞)上是增函数,
当x1>0,x2>0时,有
,
于是有:
,
两式相加得:f(x1)+f(x2)<f(x1+x2)
(Ⅱ)由(Ⅰ)②可知:f(x1)+f(x2)<f(x1+x2),(x1>0,x2>0)恒成立
由数学归纳法可知:xi>0(i=1,2,3,…,n)时,
有:f(x1)+f(x2)+f(x3)+…+f(xn)<f(x1+x2+x3+…xn)(n≥2)恒成立
设f(x)=xlnx,则xi>0(i=1,2,3,…,n)时,
x1lnx1+x2lnx2+…+xnlnxn<(x1+x2+…+xn)ln(x1+x2+…+xn)(n≥2)(*)恒成立
令
,记
又
,
又
,且ln(x+1)<x
∴(x1+x2+…+xn)ln(x1+x2+…+xn)<(x1+x2+…+xn)ln(1﹣
)
<﹣
(x1+x2+…+xn)<﹣
(
﹣
)=﹣
(**)
将(**)代入(*)中,可知:﹣(
)
于是

∵xf '(x)>f(x),∴g '(x)>0在(0,+∞)上恒成立,
从而有
②由①知
当x1>0,x2>0时,有
于是有:
两式相加得:f(x1)+f(x2)<f(x1+x2)
(Ⅱ)由(Ⅰ)②可知:f(x1)+f(x2)<f(x1+x2),(x1>0,x2>0)恒成立
由数学归纳法可知:xi>0(i=1,2,3,…,n)时,
有:f(x1)+f(x2)+f(x3)+…+f(xn)<f(x1+x2+x3+…xn)(n≥2)恒成立
设f(x)=xlnx,则xi>0(i=1,2,3,…,n)时,
x1lnx1+x2lnx2+…+xnlnxn<(x1+x2+…+xn)ln(x1+x2+…+xn)(n≥2)(*)恒成立
令
又
又
∴(x1+x2+…+xn)ln(x1+x2+…+xn)<(x1+x2+…+xn)ln(1﹣
<﹣
将(**)代入(*)中,可知:﹣(
于是
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