问题 解答题

已知常数a>0,n为正整数,fn(x)=xn-(x+a)n(x>0)是关于x的函数.

(1)判定函数fn(x)的单调性,并证明你的结论;

(2)对任意n≥a,证明f′n+1(n+1)<(n+1)fn′(n)

答案

(1)fn(x)在(0,+∞)单调递减,理由如下:

fn′(x)=nxn-1-n(x+a)n-1=n[xn-1-(x+a)n-1],

∵a>0,x>0,

∴fn′(x)<0,

∴fn(x)在(0,+∞)单调递减.(4分)

证明:(2)由上知:当x>a>0时,fn(x)=xn-(x+a)n是关于x的减函数,

∴当n≥a时,有:(n+1)n-(n+1+a)n<nn-(n+a)n(2分)

又∴f′n+1(x)=(n+1)[xn-(x+a)n],
f′n+1(n+1)=(n+1)[(n+1)n-(n+1+a)n]<(n+1)[nn-(n+a)n]
=(n+1)[nn-(n+a)(n+a)n-1](2分)

(n+1)f′n(n)=(n+1)n[nn-1-(n+a)n-1]=(n+1)[(nn-n(n+a)n-1],(2分)

∵(n+2)>n,

∴f′n+1(n+1)<(n+1)f′n(n)(2分)

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