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fn+1′(n+1)<(n+1)fn′(n)。
答案
解:(1)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。
(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,
又∵fn+1′(x)=(n+1)[xn-(x+a)n],
∴fn+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]
(n+1)fn′(n)=(n+1)n[nn-1-(n+a)n-1]=(n+1)[nn-n(n+a)n-1],
∵(n+a)>n,
∴fn+1′(n+1)<(n+1)fn′(n)。