已知函数 f(x)=ln(1+x)−x+12x2−kx3f(x)=\ln(1+x)-x+\dfrac12x^2-kx^3f(x)=ln(1+x)−x+21x2−kx3,其中 0<k<130<k<\dfrac130<k<31。
(2)设 x1,x2x_1,x_2x1,x2 分别为 f(x)f(x)f(x) 在区间 (0,+∞)(0,+\infty)(0,+∞) 的极值点和零点。
(i)设函数 g(t)=f(x1+t)−f(x1−t)g(t)=f(x_1+t)-f(x_1-t)g(t)=f(x1+t)−f(x1−t),证明:g(t)g(t)g(t) 在区间 (0,x1)(0,x_1)(0,x1) 单调递减;
(ii)比较 2x12x_12x1 与 x2x_2x2 的大小,并证明你的结论。
第一问已得到结论:
x1=13k−1,f′(x1)=0①x<x1时,f(x)严格增②x>x1时,f(x)严格减③f(x0)>0④\begin{aligned} &x_1=\frac{1}{3k}-1,f'(x_1) = 0 \quad ① \\ &x\lt x_1时,f(x)严格增 \quad ② \\ &x\gt x_1时,f(x)严格减 \quad ③ \\ &f(x_0) \gt 0 ④\\ \end{aligned} x1=3k1−1,f′(x1)=0①x<x1时,f(x)严格增②x>x1时,f(x)严格减③f(x0)>0④
x2x_2x2是零点,也就是f(x2)=0f(x_2) = 0f(x2)=0;
第一问已经知道了:x>x1时,f(x)严格减③x\gt x_1时,f(x)严格减 \quad ③x>x1时,f(x)严格减③;
x2和2x1x_2和2x_1x2和2x1都在这个单调减区间里;
比较 2x12x_12x1 和 x2x_2x2 转化为比较f(x2)和f(2x1)f(x_2)和f(2x_1)f(x2)和f(2x1);
由第二问第一部分的结论:
g(0)>g(x1) ⟹ f(x1+0)−f(x1+0)>f(x1+x1)−f(x1−x1) ⟹ 0>f(2x1)\begin{aligned} &\qquad \quad g(0)>g(x_1) \\ & \implies f(x_1+0)-f(x_1+0)\gt f(x_1+x_1) - f(x_1 -x_1) \\ & \implies \colorbox{yellow}{\(0 \gt f(2x_1)\)} \\ \end{aligned} g(0)>g(x1)⟹f(x1+0)−f(x1+0)>f(x1+x1)−f(x1−x1)⟹0>f(2x1)
∴2x1>x2\large \colorbox{yellow}{\(\therefore 2x_1 \gt x_2\)}∴2x1>x2