问题
解答题
已知二次函数g(x)的图象经过坐标原点,且满足g(x+1)=g(x)+2x+1,设函数f(x)=mg(x)-ln(x+1),其中m为非零常数 (1)求函数g(x)的解析式; (2)当-2<m<0时,判断函数f(x)的单调性并且说明理由; (3)证明:对任意的正整数n,不等式ln(
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答案
(1)设g(x)=ax2+bx+c,g(x)的图象经过坐标原点,所以c=0.
∵g(x+1)=g(x)+2x+1∴a(x+1)2+b(x+1)=ax2+bx+2x+1
即:ax2+(2a+b)x+a+b=ax2+(b+2)x+1
∴a=1,b=0,g(x)=x2;
(2)函数f(x)=mx2-ln(x+1)的定义域为(-1,+∞).f′(x)=2mx-
=1 x+1
,2mx2+2mx-1 x+1
令k(x)=2mx2+2mx-1,k(x)=2m(x+
)2-1 2
-1,k(x)max=k(-m 2
)=-1 2
-1,m 2
∵-2<m<0,∴k(x)max=-
-1<0,k(x)=2mx2+2mx-1<0在(-1,+∞)上恒成立,m 2
即f′(x)<0,当-2<m<0时,函数f(x)在定义域(-1,+∞)上单调递减.
(3)当m=1时,f(x)=x2-ln(x+1).,令h(x)=x3-f(x)=x3-x2+ln(x+1),
则h′(x)=
在[0,+∞)上恒正,3x3+(x-1)2 x+1
∴h(x)在[0,+∞)上单调递增,当x∈(0,+∞)时,恒有h(x)>h(0)=0.,
即当x∈(0,+∞)时,有x3-x2+ln(x+1)>0,ln(x+1)>x2-x3,
对任意正整数n,取x=
得ln(1 n
+1)>1 n
-1 n2
.1 n3