f(x)=lg
(Ⅰ)如果f(x)当x∈(-∞,1]时有意义,求a的取值范围; (Ⅱ)如果a∈(0,1],证明2f(x)<f(2x)当x≠0时成立. |
(Ⅰ)f(x)当x∈(-∞,1]时有意义的条件是1+2x+…+(n-1)x+nxa>0,x∈(-∞,1],n≥2,
即a>-[(
)x+(1 n
)x+…(2 n
)x],x∈(-∞,1],n-1 n
∵-(
)x(k=1,2,…,n-1)在(-∞,1]上都是增函数,k n
∴-[(
)x+(1 n
)x+…(2 n
)x]在(-∞,1]上也是增函数,n-1 n
从而它在x=1时取得最大值-(
+1 n
+…2 n
)=-n-1 n
=-
n(n-1)1 2 n
(n-1).1 2
所以a>-[(
)x+(1 n
)x+…(2 n
)x],x∈(-∞,1],n-1 n
∵-(
)x(k=1,2,…,n-1)在(-∞,1]等价于a>-k n
(n-1),1 2
故a的取值范围是{a|a>-
(n-1)}.1 2
(Ⅱ)证明:只需证明n≥2时,[1+2x+…+(n-1)x+nxa]2
<n[1+22x+…+(n-1)2x+n2xa],a∈(0,1],x≠0.
∵(a1+a2+…+an2)2=(a12+a22+…an2)+2(a1a2+a2a3+…+an-1an)
≤(a12+a22+…an2)+[(a12+a22)+…+(a12+an2)]+[(a22+a32)
+…+(a22+an2)]+…+[(an-22+an-12)+(an-22+an2)]+(an-12+an2)
=n(a12+a22+…+an2).
于是(a1+a2+…+an)2≤n(a12+a22+…+an2)当a1=a2=…=an时成立.
利用上面结果知,当a=1,x≠0时,因1≠2x,
所以有[1+2x+…+(n-1)x+nxa]2<n[1+22x+…+(n-1)2x+n2xa],a∈(0,1],
当0<a<1,x≠0时,因a2<a,
所以有[1+2x+…+(n-1)x+nxa]2<n[1+22x+…+(n-1)2x+n2xa],
即有2f(x)<f(2x)a∈(0,1],x≠0.