问题 解答题

设函数f(x)=ex+1,g(x)=(e-1)x+2(e是自然对数的底数).

(1)判断函数H(x)=f(x)-g(x)零点的个数,并说明理由;

(2)设数列{an}满足:a1∈(0,1),且f(an)=g(an+1),n∈N*

①求证:0<an<1;

②比较an与(e-1)an+1的大小.

答案

(1)函数f(x)=ex+1,g(x)=(e-1)x+2,∴H(x)=f(x)-g(x)=ex-(e-1)x-1

∴H′(x)=ex-(e-1),

令H′(x)=0,则x0=ln(e-1)

当x∈(-∞,x0)时,H′(x)<0,H(x)在(-∞,x0)单调递减

当x∈(x0,+∞)时,H′(x)>0,H(x)在(x0,+∞)单调递增

故H(x)min=H(x0)=ex0-(e-1)x0-1=e-1-(e-1)ln(e-1)-1

令t=e-1>1,函数h(t)=t-tlnt-1,

因为h′(t)=-lnt<0,所以函数h(t)=t-tlnt-1在(1,+∞)单调递减,故h(t)≤h(1)=0,

又e-1>1,故H(x0)<0,从而H(x)有两个零点;

(2)①证明:因为f(an)=g(an+1),即ean+1=(e-1)an+1+2,所以an+1=

1
e-1
ean-1)

下面用数学归纳法证明an∈(0,1)

1°当n=1时,a1∈(0,1)成立;

2°假设当n=k时,ak∈(0,1),则ak+1=

1
e-1
eak-1)

∵ak∈(0,1),∴1<eak<e,∴0<<e-1

∴0<ak+1<1

综上知,an∈(0,1);

②∵(e-1)an+1-an=ean-1-an

考虑函数p(x)=ex-1-x(0<x<1)

∵p′(x)=ex-1>0,

∴p(x)在(0,1)上是增函数

故p(x)>p(0)=0

∴(e-1)an+1-an>0

∴(e-1)an+1>an

单项选择题 A1/A2型题
判断题