已知函数f(x)=x-ln(x+a)的最小值为0,其中a>0-查字典问答网
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  已知函数f(x)=x-ln(x+a)的最小值为0,其中a>0.(1)求a的值;(2)若对任意的x∈[0,+∞),有f(x)≤kx2成立,求实数k的最小值;(3)证明22•1−1+22•2−1+22•3−1+…+22•n−1−ln(2n+1)

  已知函数f(x)=x-ln(x+a)的最小值为0,其中a>0.

  (1)求a的值;

  (2)若对任意的x∈[0,+∞),有f(x)≤kx2成立,求实数k的最小值;

  (3)证明22•1−1+22•2−1+22•3−1+…+22•n−1−ln(2n+1)<2(n∈N*).

1回答
2020-03-22 10:20
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郭建华

  (1)函数的定义域为(-a,+∞),求导函数可得f′(x)=x+a−1x+a

  令f′(x)=0,可得x=1-a>-a

  令f′(x)>0,x>-a可得x>1-a;令f′(x)<0,x>-a可得-a<x<1-a

  ∴x=1-a时,函数取得极小值且为最小值

  ∵函数f(x)=x-ln(x+a)的最小值为0,

  ∴f(1-a)=1-a-0,解得a=1;

  (2)当k≤0时,取x=1,有f(1)=1-ln2>0,故k≤0不合题意

  当k>0时,令g(x)=f(x)-kx2,即g(x)=x-ln(x+1)-kx2,

  求导函数可得g′(x)=−x[2kx−(1−2k)]x+1

  令g′(x)=0,可得x1=0,x2=1−2k2k>-1,

  ①当k≥12时,1−2k2k≤0.g′(x)<0在(0,+∞)上恒成立,因此g(x)在(0,+∞)上单调递减,从而对任意的x∈[0,+∞),总有g(x)≤g(0)=0,即对任意的x∈[0,+∞),有f(x)≤kx2成立,故k≥12符合题意;

  ②当0<k<12时,1−2k2k>0,对于x∈(0,1−2k2k),g′(x)>0,因此g(x)在(0,1−2k2k)内单调递增.

  因此当x0∈(0,1−2k2k)时,g(x0)≥g(0)=0,即有f(x0)≤kx02不成立,故0<k<12不合题意.

  综上,k的最小值为12.

  (3)证明:当n=1时,不等式左边=2-ln3<2=右边,所以不等式成立

  当n≥2时,−x[2kx−(1−2k)]x+13f(−x[2kx−(1−2k)]x+14)=−x[2kx−(1−2k)]x+13[−x[2kx−(1−2k)]x+14-ln(1+−x[2kx−(1−2k)]x+14)]=−x[2kx−(1−2k)]x+13−x[2kx−(1−2k)]x+14-ln(2n+1)

  在(2)中,取k=12,得f(x)≤12x2(x≥0),从而f(−x[2kx−(1−2k)]x+14)≤1−2k2k3<1−2k2k4(i≥2,i∈N*).

  ∴−x[2kx−(1−2k)]x+13−x[2kx−(1−2k)]x+14-ln(2n+1)=−x[2kx−(1−2k)]x+13f(−x[2kx−(1−2k)]x+14)=f(2)+1−2k2k9f(−x[2kx−(1−2k)]x+14)<2-ln3+1−2k2k91−2k2k4=2-ln3+n

2020-03-22 10:23:13

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