(2013•天津一模)已知函数f(x)=ax3+bx2在点(2,f(2))处的切线方程为6x+3y-10=0,且对任意的

(2013•天津一模)已知函数f(x)=ax3+bx2在点(2,f(2))处的切线方程为6x+3y-10=0,且对任意的x∈[0,+∞)f′(x)≤kln(x+1)恒成立.
(I)求a,b的值;
(Ⅱ)求实数k的最小值;
(Ⅲ)证明:
n
i=1
1
i
<ln(n+1)+2(n∈N)
banico 1年前 已收到1个回答 举报

weiwolaji 幼苗

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解题思路:(1)(I)利用导数的几何意义即可得到f'(2)=-2,即12a+4b=-2①;切点满足切线方程可得6×2+3y-10=0,即f(2)=8a+4b=−
2
3]②,联立①②即可解出;
(II)由(Ⅰ)得f(x)=−
1
3
x3+
1
2
x2
,f'(x)=-x2+x,可得-x2+x≤kln(x+1)在x∈[0,+∞)上恒成立;即x2-x+kln(x+1)≥0在x∈[0,+∞)恒成立;设g(x)=x2-x+kln(x+1),g(0)=0,只需证对于任意的x∈[0,+∞)有g(x)≥g(0),通过分类讨论利用导数得到函数g(x)的单调性即可得到最值;
(Ⅲ)利用(II)的结论:令k=1,有-x2+x≤ln(x+1),即x≤x2+ln(x+1)在x∈[0,+∞)恒成立.再令x=
1
n
,得
1
n
1
n2
+ln(
1
n
+1)=
1
n2
+ln(n+1)−lnn
,利用累加求和和裂项求和即可证明.

(Ⅰ)f'(x)=3ax2+2bx,f'(2)=-2,∴12a+4b=-2①
将x=2代入切线方程得y=−
2
3,∴8a+4b=−
2
3②
①②联立,解得a=−
1
3,b=
1
2.
(Ⅱ)由(Ⅰ)得f(x)=−
1
3x3+
1
2x2,f'(x)=-x2+x,
∴-x2+x≤kln(x+1)在x∈[0,+∞)上恒成立;
即x2-x+kln(x+1)≥0在x∈[0,+∞)恒成立;
设g(x)=x2-x+kln(x+1),g(0)=0,
∴只需证对于任意的x∈[0,+∞)有g(x)≥g(0),
g′(x)=2x−1+
k
x+1=
2x2+x+k−1
x+1,x∈[0,+∞),
设h(x)=2x2+x+k-1,
(1)当△=1-8(k-1)≤0,即k≥
9
8时,h(x)≥0,
∴g'(x)≥0,g(x)在[0,+∞)单调递增,∴g(x)≥g(0);
(2)当△=1-8(k-1)>0,即k<
9
8时,设x1,
x 2是方程2x2+x+k-1=0的两根且x1<x2
由x1+
x 2=−
1
2,可知x1<0,
分析题意可知当
x 2≤0时对任意x∈[0,+∞)有g(x)≥g(0);
∴k-1≥0,k≥1,∴1≤k<
9
8
综上分析,实数k的最小值为1.
(Ⅲ)令k=1,有-x2+x≤ln(x+1),即x≤x2+ln(x+1)在x∈[0,+∞)恒成立
令x=
1
n,得[1/n≤
1
n2+ln(
1
n+1)=
1
n2+ln(n+1)−lnn

n

i=1
1
i≤1+
1
22+
1
32+…+
1
n2+(ln2−ln1)+(ln3−ln2)+…+[ln(n+1)−lnn]

点评:
本题考点: 利用导数研究曲线上某点切线方程;不等式的证明.

考点点评: 本题综合考查了导数的几何意义、利用导数研究函数的单调性、极值最值、利用已经证明的结论证明数列不等式等基础知识与基本技能,考查了分类讨论思想方法、推理能力和计算能力.

1年前

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