问题 解答题
已知函数f(x)=
1
2
x2+lnx.
(Ⅰ)求函数f(x)在[1,e]上的最大值、最小值;
(Ⅱ)求证:在区间[1,+∞)上,函数f(x)的图象在函数g(x)=
2
3
x3图象的下方;
(Ⅲ)求证:[f′(x)]n-f′(xn)≥2n-2(n∈N*).
答案

(Ⅰ)f(x)=

1
2
x2+lnx f(x)=x+
1
x
,当x∈[1,e]时,f′(x)>0,∴f(x)在[1,e]上为增函数,∴f(x)min=f(1)=
1
2
f(x)max=f(e)=
1
2
e2+1

(Ⅱ)设F(x)=

1
2
x2+lnx-
2
3
x3,则 F(x)=x+
1
x
-2x2=
(1-x)(1+x+2x2)
x

∵x>1时F′(x)<0,∴F(x)在[1,+∞)上为减函数,又F(1)=-

1
6
<0,故在[1,+∞)上,

F(x)<0,即

1
2
x2+lnx<
2
3
x3,∴函数f(x)的图象在函数g(x)=
2
3
x3
的图象的下方.

(Ⅲ)∵x>0,∴[f(x)]n-f(xn)=(x+

1
x
)n-(xn+
1
xn
).

当n=1时,不等式显然成立,当n≥2时,有[f(x)]n-f(xn)=

c1n
xn-1
1
x
+
c2n
xn-2+…+
cn-1n
x
1
xn-1

=

c1n
xn-2+
c2n
xn-4+…+
cn-1n
1
xn-2

=

1
2
[
c1n
(xn-2+
1
xn-2
)+
c2n
(xn-4+
1
xn-4
)+…+
cn-1n
(
1
xn-2
+xn-2)]
1
2
(2
c1n
+2
c2n
+
…+2
cn-1n
)=2n-2
=2n-2.

∴[f′(x)]n-f′(xn)≥2n-2(n∈N*).

单项选择题 B型题
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