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微练(三十七)
导数中常见的放缩技巧
1.已知函数fx)=cosx,x∈0,f(r2)
(1)求证:tanx:fx)≤x;
(2)求证:2ex)≥(1+x)2-x2)
证明(1)依题意,tanxfx)=sin.记函数gx)=sinx-x,则当x∈0,f(r2)时,g'()=cosx-1≤0,所
以gr)在0,f(r2)上是减函数,所以gx)≤g(O)=0,即tanxfx)≤x.
(2)要证2ex)≥(1+x)2-x2),即证e·cosx≥1+x2-x22,x∈0,1f(r2)).因为e≥x+1,又由
(1)可知,当x∈0,\f(r2)时,sinx≤x,所以e'cos x=e\avs4\al\co1(1-2sin2\f(x2)≥(c+1)1-2
Ab\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\col(\f(x2)))2)=(1+x)\a\vs4\al\co1(1-\f (x22)).2e*f(x)=(1+x)(2-x2).
2.(2025·正定模拟)已知函数fx)=xnx+a+1(a∈R).
(1)若fx)≥0恒成立,求a的取值范围;
(2)当x>l时,证明:enx>e(c-1).
解(1)由已知得,-a≤lnx+1x在(0,+∞)上恒成立,设gx)=nx+1x,则g'(x)=1x-1x2=x-1x2,令g
'(x)>0,得x>1,令g'()<0,得0<x<1,所以gx)在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,所以gx)≥g(1)
=1,即-a≤1,所以a≥一1,即a的取值范围为[-1,十∞).
(2)证明:由(1)知a≥一1时,x)≥0恒成立,取a=一1,得lnx≥x一1x,当且仅当x=1时等号成立.所以当
>l时,eln>exx-1x,设hx)=ex-ex,则h'(x)=ex-e,当>1时,h'x)>0,所以hx)=e-ex在(1,
十∞)上单调递增,所以当x>l时,hx>h(I)=0,所以e>erx.所以当x>l时,exxe,exx-1>e(c1).由此
可证,当x>l时,elnx>e(c-l)成立.
3.己知函数fx)=lnx,g(x)=ax-12.
(1)若fx)gx)在(1,+∞)上恒成立,求实数a的取值范围;
(2)求证:1+\f(1n+12)1+\f(2n+12))1+1f(nn+12)<e.
解(1)依题意得,fx)g(x)等价于lnx-ax-12<0.记函数hx)=lnx-ax-12,则h'x)=lx-a2
=2-ax2x.若a≤0,则h'(x)>0,hx)在(1,十∞)上单调递增.又h(1)=0,则h(x>h(1)=0,即fx)gx)不恒成立.若
0<a<2,则2a>l,当x∈avs4\al\co1(1,f(2a))时,h'x)>0,所以hx)在avs4\al\co1(1,\f(2a)上单调递
增,则hx)>(1)=0,所以x)gx)不恒成立.若a≥2,因为x∈(1,+∞),所以h'(x)<0,则hx)在(1,+∞)上单
调递减,所以h(x)h(1)=0,即fx)g(x)在(1,十∞)上恒成立.综上,实数a的取值范围是[2,十∞).
(2)由(1)可知,当a=2时,fx)gx)在(1,+∞)上成立,即lnxx-1.令x=1+kn+12>1,k=1,2,…,n
,In1+\f(k n+1 2))<k n++1 .n1+\f(k n+1 2))=In\bllc\[rc\](alvs4\allcol(1+\
f(1\alvs4\al\col(1+\f(2\alvs4\al\col(1+\f(n (vD1)2)))<1 n+1 2+2 n+1 2+.+nn+1 2=nn+1
2n+12=n2n+1<12.所以1+\f(1n+12)1+f(2n+12))1+f(nn+1
2)<e.
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