问题 解答题
已知函数f(x)=ln(1+x)-p
x

(1)若函数f(x)在定义域内为减函数,求实数p的取值范围;
(2)如果数列{an}满足a1=3,an+1=[1+
1
n2(n+1)2
]an+
1
4n
,试证明:当n≥2时,4≤an<4e
3
4
答案

(1)函数f(x)=ln(1+x)-p

x
的定义域为[0,+∞),

f(x)=

1
1+x
-
p
2
x
=
2
x
-p(1+x)
2(1+x)
x

依题意,2

x
-p(1+x)≤0恒成立,所以p≥(
2
x
1+x
)max

x≥0⇒1+x≥2

x
2
x
1+x
≤1,知(
2
x
1+x
)max=1

∴p≥1,∴p的取值范围为[1,+∞).

(2)首先,由a1=3,得a2=[1+

1
12×22
]×3+
1
4
=4,

而当an>0时有an+1-an=

1
n2(n+1)2
an+
1
4n
>0,∴an+1>an

所以,对n∈N*(n≥2),都有an≥4.

再由an+1=[1+

1
n2(n+1)2
]an+
1
4n
及an≥4,

又得an+1≤[1+

1
n2(n+1)2
]an+
an
4n+1
=[1+
1
n2(n+1)2
+
1
4n+1
]an

lnan+1≤ln{[1+

1
n2(n+1)2
+
1
4n+1
]an}=ln[1+
1
n2(n+1)2
+
1
4n+1
]+lnan

lnan+1-lnan≤ln[1+

1
n2(n+1)2
+
1
4n+1
].

由(1)知当p≥1时f(x)为减函数,取p=1,则f(x)=ln(1+x)-

x

当x>0时f(x)<f(0)=0,故ln(1+x)≤

x
(x>0),

lnan+1-lnan≤ln[1+

1
n2(n+1)2
+
1
4n+1
]<
1
n2(n+1)2
+
1
4n+1
1
n(n+1)
+
1
2n+1
=
1
n
-
1
n+1
+
1
2n+1

lna3-lna2

1
2
-
1
3
+
1
23
lna4-lna3
1
3
-
1
4
+
1
24
,….,lnan-lnan-1
1
n-1
-
1
n
+
1
2n

将这n-2个式子相加得lnan-lna2

1
2
-
1
n
+
1
4
(1-
1
2n-2
)<
3
4

an
a2
e
3
4
,将a2=4代入得an<4e
3
4

故当n≥2时,4≤an<4e

3
4

单项选择题
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