设函数f(x)=x-(x+1)ln(x+1)(x>-1). (Ⅰ)求f(x)的单调区间; (Ⅱ)试通过研究函数g(x)=
(Ⅲ)证明:当n>2013,且x1,x2,x3,…,xn均为正实数,x1+x2+x3+…+xn=1 时,(
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(Ⅰ)由f(x)=x-(x+1)ln(x+1)(x>-1)有f′(x)=-ln(x+1),…(1分)
当-1<x<0,即f′(x)>0时,f(x)单调递增;
当x>0,即f′(x)<0时,f(x)单调递减;
所以f(x)的单调递增区间为(-1,0),单调递减区间为(0,+∞). …(3分)
(Ⅱ)设g(x)=
(x>0),则g′(x)=ln(1+x) x
,…(5分)x-(1+x)ln(1+x) x2(1+x)
由(Ⅰ)知f(x)=x-(x+1)ln(x+1)在(0,+∞)上是减函数,且f(0)=0,
∴g′(x)<0在在(0,+∞)恒成立,从而得到函数g(x)在(0,+∞)上是减函数,
又当n>m>0时,∴g(n)<g(m),得
<ln(1+n) n
,ln(1+m) m
∴mln(n+1)<nln(m+1),即:(1+n)m<(1+m)n.…(8分)
(Ⅲ)由x1+x2+x3+…+xn=1,及柯西不等式:
(
+x 21 1+x1
+x 22 1+x2
+…+x 23 1+x3
) (1+n)x 2n 1+xn
≥(
•x 21 1+x1
+1+x1
•x 22 1+x2
+1+x2
•x 23 1+x3
+…+1+x3
•x 2n 1+xn
)221+xn
=(x1+x2+x3+…+xn)2=1,
所以(
+x 21 1+x1
+x 22 1+x2
+…+x 23 1+x3
) ≥x 2n 1+xn
,1 1+n
(
+x 21 1+x1
+x 22 1+x2
+…+x 23 1+x3
)x 2n 1+xn
≥(1 n
)1 1+n
.…(11分)1 n
又n>2013,由(Ⅱ)可知(1+n)2013 <(1+2013)n ,
即(1+n)
<(1+2013) 1 n
,即(1 2013
)1 1+n
>(1 n
)1 2014
.1 2013
则(
+x 21 1+x1
+x 22 1+x2
+…+x 23 1+x3
)x 2n 1+xn
≥(1 n
)1 1+n
>(1 n
)1 2014
.1 2013
故(
+x 21 1+x1
+x 22 1+x2
+…+x 23 1+x3
)x 2n 1+xn
>(1 n
)1 2014
.…(14分)1 2013