问题 解答题
已知函数f(x)=
2x-1
2x+1

(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)>
n
n+1
答案

(Ⅰ)证明:设x1,x2为任意两个实数,且x1<x2

f(x)=

2x-1
2x+1
=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+1
(n∈N,n≥3),即要证1-
2
2n+1
>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
n+1
.(n≥3,n∈N).

名词解释
单项选择题