三道高中数学导数及数列问题

三道题都需解答
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21.(①)
(1)f(x)=x³+n²x-1。
注意到f'(x)=3x²+n²>0,故f(x)在R上↑。
又f(0)=-1<0,f(1)=n²>0.
故f(x)在(0,1)上有唯一零点an。
∴an∈(0,1)。
(2)

f(an)=0<=>an³+n²an-1=0.
<=>an(an²+n²)=1
<=>an=1/(an²+n²)
又an²+n²<1+n²<n+n²=n(n+1)。
故an>1/n(n+1)=1/n-1/(n+1)。
则a1+a2+...+an>∑(1/n-1/(n+1))=1-1/(n+1)=n/(n+1).左边成立。
而an²+n²>n²,故an<1/n²。
则a1+a2+...+an<∑1/n²。
由定积分几何意义,∑1/n²<1+(2,n)∫(1/n²)dn=1+(-1/n+1/2)=3/2-1/n<3/2.

21.(②)
(1)f(x)=√(1+x²),显然f(x)在R-上递减,R+上递增。
其图像是双曲线y²-x²=1的上半部分,且f(x)是偶函数。

L≥|f(x1)-(x2)|/(|x1-x2|)对任意x1、x2∈R恒成立。
由对称性,则L大于等于该图像上任意一点切线的斜率。
而该双曲线渐近线为y=±x,最大斜率为1,故L≥1.
(2)

注意到a(n+1)=f(an),a(n+2)=f(a(n+1))。

令x1=an,x2=a(n+1)。
则|f(a(n+1))-f(an)|=|a(n+2)-a(n+1)|≤L|a(n+1)-an|。
记bn=|a(n+1)-an|,则b(n+1)≤Lbn。
于是bn≤Lb(n-1)≤L²b(n-2)≤...≤L^(n-1)×b1.

则∑bn≤∑L^(n-1)×b1=b1(1-L^n)/(1-L)≤b1/(1-L)。
∴①成立。
②这个暂时没想出来..
20.
(1)f(0)=0=c。
f(-1/2+x)=f(-1/2-x)<=>x=-1/2是f(x)的对称轴<=>-b/2a=-1/2<=>a=b。
又f(x)=ax²+ax≥x恒成立,则ax²+(a-1)x≥0恒成立。
故△≤0,则(a-1)²≤0。得a=1.
于是f(x)=x²+x。
(2)g(x)=x²+x-|λx-1|。
①x≥1/λ时。
g(x)=x²+(1-λ)x+1.
λ≥2时,g(x)在[1/λ,(λ-1)/2)递减,((λ-1)/2,+∞)递增。
0<λ<2时,g(x)在(1/λ,+∞)递增。
②x<1/λ时。
g(x)=x²+(λ+1)x-1.
此时,g(x)在(-∞,-(λ+1)/2)递减,(-(λ+1)/2,1/λ)递增。
(3)
①0<λ≤1时。
由(2)知,x∈(0,1)时,g(x)在(0,1)递增,g(x)=x²+(λ+1)x-1。
且g(0)=-1<0,g(1)=λ+1>0.故g(x)在(0,1)有唯一零点。
②λ>1时。
(i)x∈(0,1/λ)时,g(x)=x²+(λ+1)x-1,g(x)在(0,1/λ)递增。
g(0)=-1<0,g(1/λ)=1/λ²+1/λ>0.故g(x)在(0,1/λ)有唯一零点。
(ii)x∈(1/λ,1)时,g(x)=x²+(1-λ)x+1。
{1}1<λ<2时,g(x)在(1/λ,1)递增。
又g(1/λ)>0,故此时g(x)在(1/λ,1)无零点。
{2}3>λ≥2时,g(x)在[1/λ,(λ-1)/2)递减,((λ-1)/2,1)递增。
而g((λ-1)/2)=1-((λ-1)/2)²>0,故此时g(x)无零点。
{3}λ≥3时,g(x)在(1/λ,1)递减,而g(1)=3-λ≤0.
故此时,g(x)在(1/λ,1)有唯一零点。
综上,0<λ<3时,g(x)在(0,1)有一零点;λ≥3时,g(x)在(0,1)有两零点。
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第1个回答  2014-07-28
解:(1)∵f(0)=-1<0,f(1)=n2>0,且f(x)在R上的图象是一条连续曲线,
∴f(x)在(0,1)内有零点,
∵f′(x)=3x2+n2>0,∴f(x)在(0,1)上是增函数,f(x)在(0,1)内只有一个零点,
而an是函数f(x)=x3+n2x-1(n∈N+)的零点,
∴0<an<1;
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