问题
解答题
已知函数f(x)=
(Ⅰ)证明:f(x)在(-∞,+∞)上是增函数; (Ⅱ)证明:对于任意不小于3的自然数n,都有f(n)>
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答案
(Ⅰ)证明:设x1,x2为任意两个实数,且x1<x2,
f(x)=
=1-2x-1 2x+1
,2 2x+1
f(x2)-f(x1)=
-2 2x1+1
=2 2x2+1
,2(2x2-2x1) (2x1+1)(2x2+1)
由指数函数性质知,(2x1+1)(2x2+1)>0,2x2-2x1>0,
∴f(x2)-f(x1)>0,
故f(x)在(-∞,+∞)上是增函数;
(Ⅱ)要证f(n)>
(n∈N,n≥3),即要证1-n n+1
>1-2 2n+1
,1 n+1
即要证2n-1>2n(n≥3).①
现用数学归纳法证明①式.
(1)当n=3时,左边=23-1=7,右边=2×3=6,
∴左边>右边,因而当n=3时①式成立.
(2)假设当n=k(k≥3)时①式成立,即有2k-1>2k,那么
2k+1-1=2•2k-1=2(2k-1)+1>2•2k+1=2(k+1)+(2k-1),
∵k≥3,∴2k-1>0.
∴2k+1-1>2(k+1).
这就是说,当n=k+1时①式成立.
根据(1)(2)可知,①式对于任意不小于3的自然数n都成立.
由此有f(n)>
.(n≥3,n∈N).n n+1