Question

設(shè)函數(shù)f（x）=x-（x+1）ln（x+1）（x＞-1）
（1）求f（x）的最大值；
（2）證明：當(dāng)n＞m＞1時(shí)，（1+n）^m＜（1+m）ⁿ；
（3）證明：當(dāng)n＞2014，且x₁，x₂，x₃，…，x_n∈R⁺，x₁+x₂+x₃+…+x_n=1時(shí)，(

x12

1+x1

+

x22

1+x2

+

x32

1+x3

+…+

xn2

1+xn

)

1

n

＞(

1

2015

)

1

2014

．

Answer 1

考點(diǎn)：二維形式的柯西不等式,函數(shù)的最值及其幾何意義,利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性

專題：綜合題,導(dǎo)數(shù)的綜合應(yīng)用,推理和證明

分析：（1）求導(dǎo)數(shù)，確定函數(shù)的單調(diào)性，即可求f（x）的最大值；
（2）令g(x)=

ln(1+x)

x

，x＞0，確定函數(shù)g（x）在（0，+∞）上是減函數(shù)，即可證明結(jié)論；
（3）利用柯西不等式，結(jié)合（1+n）²⁰¹⁴＜（1+2014）ⁿ，得(1+n)

1

n

＜2015

1

2014

，即可證明結(jié)論．

解答： 解：（1）由題意得f′（x）=1-1-ln（1+x）=-ln（1+x）（x＞-1），…（2分）
當(dāng)-1＜x＜0，即f′（x）＞0時(shí)，f（x）單調(diào)遞增；
當(dāng)x＞0，即f′（x）＜0時(shí)，f（x）單調(diào)遞減；
∴f（x）的最大值是f（0）=0．…（4分）
（2）令g(x)=

ln(1+x)

x

，x＞0，則g′（x）=

x-(1+x)ln(1+x)

x2(1+x)

由（1）知f（x）=x-（x+1）ln（x+1）在（0，+∞）上是減函數(shù)，且f（0）=0，
∴g′（x）＜0在在（0，+∞）恒成立，從而得到函數(shù)g（x）在（0，+∞）上是減函數(shù)，
又當(dāng)n＞m＞0時(shí)，∴g（n）＜g（m），得

ln(1+n)

n

＜

ln(1+m)

m

∴mln（n+1）＜nln（m+1），即：（1+n）^m＜（1+m）ⁿ．…（8分）
（3）∵x1，x2，x3，…，xn∈R+，x₁+x₂+x₃+…+x_n=1由柯西不等式知：(

x12

1+x1

+

x22

1+x2

+

x32

1+x3

+…+

xn2

1+xn

)•[(1+x1)+(1+x2)+…+(1+xn)]≥(x1+x2+…+xn)2
∴

x12

1+x1

+

x22

1+x2

+

x32

1+x3

+…+

xn2

1+xn

≥

1

n+1

，
(

x12

1+x1

+

x22

1+x2

+

x32

1+x3

+…+

xn2

1+xn

)

1

n

≥(

1

n+1

)

1

n

…（11分）
∵n＞2014，由（2）知：（1+n）²⁰¹⁴＜（1+2014）ⁿ，得(1+n)

1

n

＜2015

1

2014

，
∴(

1

1+n

)

1

n

＞(

1

2015

)

1

2014

，∴(

x12

1+x1

+

x22

1+x2

+

x32

1+x3

+…+

xn2

1+xn

)

1

n

＞(

1

2015

)

1

2014

．…（14分）

點(diǎn)評(píng)：本題考查導(dǎo)數(shù)知識(shí)的綜合運(yùn)用，考查函數(shù)的單調(diào)性，考查柯西不等式，考查學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力，難度大．