问题 解答题
已知函数f(x)=x-
ln(1+x)
1+x
,x∈[0,+∞),数列{an}满足a1=1,an+1=f(an)(n=1,2,3…)
(I)设f′(x)=
g(x)
(1+x)2
,求g(x)在[0,+∞)上的最小值;
(II)证明:0<an+1<an≤1;
(III)记Tn=
an
1+a1
+
a1a2
(1+a1)(1+a2)
+…+
a1a2an
(1+a1)(1+a2)…(1+an)
,证明:Tn<1.
答案

(I)∵f′(x)=

(1+x)2-1+ln(1+x)
(1+x)2
,f′(x)=
g(x)
(1+x)2

∴g(x)=(1+x)2-1+ln(1+x)   

∴g′(x)=2(1+x)+

1
1+x

当x≥0时,g′(x)>0,∴g(x)在[0,+∞)上为增函数,

∴g(x)≥g(0)=0,即g(x)的最小值为0;   

(II)证明:①当n=1时,a2=f(a1)=a1-

ln(1+a1)
1+a1
<a1=1,

又g(x)≥0,则f′(x)=

g(x)
(1+x)2
≥0

所以f(x)在[0,+∞)上为增函数,即f(x)≥f(0)=0

则a2=f(a1)>f(0)=0,所以0<a2<a1≤1;

②假设当n=k时,结论成立,即0<ak+1<ak≤1,则

当n=k+1时,ak+2=f(ak+1)=ak+1-

ln(1+ak+1)
1+ak+1
<ak+1≤1

∵f(x)在[0,+∞)上为增函数,

∴ak+2=f(ak+1)>f(0)=0

∴0<ak+2<ak+1≤1,

∴当n=k+1时,结论也成立.

由①②知,0<an+1<an≤1;

(III)证明:由(II)0<an+1<an≤1得

1
an+1
1
an
,即1+
1
an+1
>1+
1
an

an+1
1+an+1
an
1+an
 

则Tn=

an
1+a1
+
a1a2
(1+a1)(1+a2)
+…+
a1a2an
(1+a1)(1+a2)…(1+an)

a1
1+a1
+(
a1
1+a1
)2
+…+(
a1
1+a1
)
n
=
a1
1+a1
[1-(
a1
1+a1
)
n
]
1-
a1
1+a1
a1
1+a1
1+
a1
1+a1
=a1=1

所以Tn<1成立.

单项选择题
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