问题 解答题
设函数fn(x)=xn(1-x)2[
1
2
,1]
上的最大值为an(n=1,2,…).
(1)求a1,a2的值;
(2)求数列{an}的通项公式;
(3)证明:对任意n∈N*(n≥2),都有an
1
(n+2)2
成立.
答案

(1)解法1:∵fn′(x)=nxn-1(1-x)2-2xn(1-x)=xn-1(1-x)[n(1-x)-2x]-------(1分)

当n=1时,f1'(x)=(1-x)(1-3x)

x∈[

1
2
,1]时,f1'(x)≤0,即函数f1(x)在[
1
2
,1]
上单调递减,

a1=f1(

1
2
)=
1
8
,--------------------------------------------------(3分)

当n=2时,f2'(x)=2x(1-x)(1-2x)

x∈[

1
2
,1]时,f2'(x)≤0,即函数f2(x)在[
1
2
,1]
上单调递减,

a2=f2(

1
2
)=
1
16
---------------------------------------------------(5分)

【解法2:当n=1时,f1(x)=x(1-x)2,则f1′(x)=(1-x)2-2x(1-x)=(1-x)(1-3x)

x∈[

1
2
,1]时,f1'(x)≤0,即函数f1(x)在[
1
2
,1]
上单调递减,∴a1=f1(
1
2
)=
1
8

当n=2时,f2(x)=x2(1-x)2,则f2′(x)=2x(1-x)2-2x2(1-x)=2x(1-x)(1-2x)

x∈[

1
2
,1]时,f2'(x)≤0,即函数f2(x)在[
1
2
,1]
上单调递减,∴a2=f2(
1
2
)=
1
16

(2)令fn'(x)=0得x=1或x=

n
n+2

∵当n≥3时,

n
n+2
∈[
1
2
,1]且当x∈[
1
2
n
n+2
)
时fn'(x)>0,

x∈(

n
n+2
,1]时fn'(x)<0,-----------------(7分)

故fn(x)在x=

n
n+2
处取得最大值,

即当n≥3时,an=fn(

n
n+2
)=(
n
n+2
)n(
2
n+2
)2=
4nn
(n+2)n+2
,-------(9分)

当n=2时(*)仍然成立,

综上得an=

1
8
,n=1
4nn
(n+2)n+2
.,n≥2
-------------------------------------(10分)

(3)当n≥2时,要证

4nn
(n+2)n+2
1
(n+2)2
,只需证明(1+
2
n
)n≥4
,-------------------(11分)

(1+

2
n
)n=
C0n
+
C1n
(
2
n
)+…+
Cnn
(
2
n
)n≥1+2+
n(n-1)
2
4
n2
≥1+2+1=4

∴对任意n∈N*(n≥2),都有an

1
(n+2)2
成立.-----------------(14分)

单项选择题
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