25年全国2卷 第18题)

已知函数 f(x)=ln(1+x)x+12x2kx3f(x)=\ln(1+x)-x+\dfrac12x^2-kx^3,其中 0<k<130<k<\dfrac13

(2)设 x1,x2x_1,x_2 分别为 f(x)f(x) 在区间 (0,+)(0,+\infty) 的极值点和零点。

(i)设函数 g(t)=f(x1+t)f(x1t)g(t)=f(x_1+t)-f(x_1-t),证明:g(t)g(t) 在区间 (0,x1)(0,x_1) 单调递减;

(ii)比较 2x12x_1x2x_2 的大小,并证明你的结论。

第二问(ii)思路分析

第一问已得到结论:

x1=13k1f(x1)=0x<x1时,f(x)严格增x>x1时,f(x)严格减f(x0)>0\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}

x2x_2是零点,也就是f(x2)=0f(x_2) = 0;

第一问已经知道了:x>x1时,f(x)严格减x\gt x_1时,f(x)严格减 \quad ③

x22x1x_2和2x_1都在这个单调减区间里;

比较 2x12x_1x2x_2 转化为比较f(x2)f(2x1)f(x_2)和f(2x_1);

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(x1x1)    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}

2x1>x2\large \colorbox{yellow}{\(\therefore 2x_1 \gt x_2\)}

已知函数 f(x)=ln(1+x)x+12x2kx3f(x)=\ln(1+x)-x+\dfrac12x^2-kx^3,其中 0<k<130<k<\dfrac13

(2)设 x1,x2x_1,x_2 分别为 f(x)f(x) 在区间 (0,+)(0,+\infty) 的极值点和零点。

(i)设函数 g(t)=f(x1+t)f(x1t)g(t)=f(x_1+t)-f(x_1-t),证明:g(t)g(t) 在区间 (0,x1)(0,x_1) 单调递减;

(ii)比较 2x12x_1x2x_2 的大小,并证明你的结论。

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