问题 解答题
设函数f(x)=x2-2(-1)klnx(k∈N*),f(x)表示f(x)导函数.
(I)求函数f(x)的单调递增区间;
(Ⅱ)当k为偶数时,数列{an}满足a1=1,anf(an)
=a2n+1
-3
.证明:数列{
a2n
}中不存在成等差数列的三项;
(Ⅲ)当k为奇数时,设bn=
1
2
f
(n)-n
,数列{bn}的前n项和为Sn,证明不等式(1+bn)
1
bn+1
e对一切正整数n均成立,并比较S2012-1与ln2012的大小.
答案

(I)函数f(x)的定义域为(0,+∞),又f′(x)=2x-2(-1)k

1
x
=
2[x2-(-1)k]
x

1°当k 为奇数时,f′(x)=

2(x2+1)
x
,∵x∈(0,+∞),∴f′(x)>0恒成立;

2°当k 为偶数时,f′(x)=

2(x2-1)
x
,∵x+1>0,∴f′(x)>0得x>1,即f(x)的单调增区间为(1,+∞),

综上所述,当k 为奇数时,f(x)的单调增区间为(0,+∞),当k 为偶数时,即f(x)的单调增区间为(1,+∞),

(Ⅱ)当k 为偶数时,由(1)知f′(x)=2x-

2
x
,∴f′(an)=2an-
2
an

由条件得:2(an2-1)=a n+1 2-3,故有:an+1 2+1=2(an 2+1),

∴{an 2+1}是一个公比为2的等比数列,∴an2=2n-1,

假设数列{an2}中的存在三项ar 2,s 2,at 2,能构成等差数列

不妨设r<s<t,则2as 2=a r 2+at 2

即2(2s-1)=2r-1+2t-1,∴2 s-r+1=1+2 t-r

又s-r+1>0,t-r>0,∴2 s-r+1为偶数,1+2 t-r为奇数,故假设不成立,

因此,数列{an2}中的任意三项不能构成等差数列;

(Ⅲ) 当k为奇数时,f′(x)=2(x+

1
x
),

∴bn=

1
2
f′(n)-n=
1
n
,Sn=1+
1
2
+
1
3
+…+
1
n

要证(1+bn 

1
bn+1
>e,即证(1+
1
n
n+1>e,两边取对数,

即证ln(1+

1
n
)>
1
n+1
(10分)

设1+

1
n
=t,则n=
1
t-1

lnt>1-

1
t
(t>1),构造函数g(t)=lnt+
1
t
-1,

∵x>1,∴g′(t)=

1
t
-
1
t2
>0

∴g(t)在(1,+∞)上是增函数,g(t)>g(1)>0

即lnt>1-

1
t
,∴(1+bn 
1
bn+1
>e,

S2012-1=(1+

1
2
+
1
3
+…+
1
2012
)-1=
1
2
+
1
3
+…+
1
2012

∵ln(1+

1
n
)>
1
n+1
,∴
1
2
+
1
3
+…+
1
2012
<ln2+ln(1+
1
2
)+…+ln(1+
1
2012
)=ln2+ln
3
2
+…+ln
2012
2011

=ln(2×

3
2
×…×
2012
2011
)=ln2012,

1
2
+
1
3
+…+
1
2012
<ln2012,

单项选择题
单项选择题 A1/A2型题