本题导读
本题是全卷的压轴大题,具有较强的综合性。第一问考查含参导数的单调性讨论,涉及复杂的代数变形;第二问将函数单调性与数列递归式结合,考查数学归纳法在证明数列不等式中的应用,对逻辑推理能力要求极高。
📌【题干】
Question
(2014年大纲卷(理)) 函数 ().
(1) 讨论 的单调性;
(2) 设 ,,证明: ().
🔍【思路分析】
破题导航
- 第一问(单调性):
- 求导:计算 并通分,整理成 的形式。
- 寻找零点:观察导函数分子,发现零点包含 和 。
- 分类讨论:根据 与 的大小关系(即讨论 )来确定导数在定义域 上的符号变化。
- 第二问(数列不等式):
- 单调性应用:利用第一问结论。当 时 在 递增,得 ;当 时利用局部单调性得 。
- 数学归纳法:
- 时验证成立。
- 假设 时成立,利用递推式 ,结合上述函数不等式,通过放缩证明 时结论亦成立。
✅【答案】
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综上,对任何 ,结论均成立
✍【详细解析】
Abstract
(1) 解: 函数 的定义域为 。 对 求导得: 令 ,解得 ,。
① 当 时,。
- 时,, 单调递增;
- 时,, 单调递减;
- 时,, 单调递增。
② 当 时,,则 。
- 在 上单调递增。
③ 当 时,。
- 时,, 单调递增;
- 时,, 单调递减;
- 时,, 单调递增。
(2) 证明: 由(1)可知:
- 当 时, 在 递增,则 时 ,即 。
- 当 时,,由(1)知 在 递减,则 时 ,即 。 (易证对所有 ,)
下面用数学归纳法证明 :
- 当 时,。 成立。
- 假设 时成立,即 。 由递推式及函数单调性:
- 。 令 在 递增, 。
- 。 令 在 递增, 。 所以 时结论成立。
综上,对任何 ,结论均成立。
💡【考点归纳与避坑指南】
Danger
核心考点:导数正负决定单调性;数学归纳法的三步走策略。
核心方法:“构造与放缩”。第二问证明的关键是先通过第一问结论构造出两个辅助性的不等式 。
避坑指南:第一问的分类讨论界限 必须清晰。第二问在归纳假设步,利用分式函数的单调性进行代入放缩是标准动作,计算务必细心。
📖【试题探源与推广】
Tip
试题探源: 泰勒中值定理、数列极限的 定义相关背景。
结论推广: 此类不等式证明常出现在压轴题中,其本质是利用泰勒展开的低阶近似进行夹逼。
方法推广: 面对 形式的不等式证明,几乎都要用到 的某种单调性或切线放缩。
🔗【关联脉络】
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