Question

設(shè)函數(shù)f（x）=e^x+1，g（x）=（e-1）x+2（e是自然對(duì)數(shù)的底數(shù)）．
（1）判斷函數(shù)H（x）=f（x）-g（x）零點(diǎn)的個(gè)數(shù)，并說明理由；
（2）設(shè)數(shù)列{a_n}滿足：a₁∈（0，1），且f（a_n）=g（a_n+1），n∈N^*；
①求證：0＜a_n＜1；
②比較a_n與（e-1）a_n+1的大小．

Answer 1

解：（1）函數(shù)f（x）=e^x+1，g（x）=（e-1）x+2，∴H（x）=f（x）-g（x）=e^x-（e-1）x-1
∴H′（x）=e^x-（e-1），
令H′（x）=0，則x₀=ln（e-1）
當(dāng)x∈（-∞，x₀）時(shí)，H′（x）＜0，H（x）在（-∞，x₀）單調(diào)遞減
當(dāng)x∈（x₀，+∞）時(shí)，H′（x）＞0，H（x）在（x₀，+∞）單調(diào)遞增
故H（x）_min=H（x₀）=e^x₀-（e-1）x₀-1=e-1-（e-1）ln（e-1）-1
令t=e-1＞1，函數(shù)h（t）=t-tlnt-1，
因?yàn)閔′（t）=-lnt＜0，所以函數(shù)h（t）=t-tlnt-1在（1，+∞）單調(diào)遞減，故h（t）≤h（1）=0，
又e-1＞1，故H（x₀）＜0，從而H（x）有兩個(gè)零點(diǎn)；
（2）①證明：因?yàn)閒（a_n）=g（a_n+1），即+1=（e-1）a_n+1+2，所以a_n+1=（-1）
下面用數(shù)學(xué)歸納法證明a_n∈（0，1）
1°當(dāng)n=1時(shí)，a₁∈（0，1）成立；
2°假設(shè)當(dāng)n=k時(shí)，a_k∈（0，1），則a_k+1=（-1）
∵a_k∈（0，1），∴1＜＜e，∴0＜＜e-1
∴0＜a_k+1＜1
綜上知，a_n∈（0，1）；
②解：∵（e-1）a_n+1-a_n=-1-a_n，
考慮函數(shù)p（x）=e^x-1-x（0＜x＜1）
∵p′（x）=e^x-1＞0，
∴p（x）在（0，1）上是增函數(shù)
故p（x）＞p（0）=0
∴（e-1）a_n+1-a_n＞0
∴（e-1）a_n+1＞a_n．
分析：（1）求導(dǎo)函數(shù)，確定導(dǎo)函數(shù)的零點(diǎn)，從而可求H（x）的最小值，證明最小值小于0，可得H（x）有兩個(gè)零點(diǎn)；
（2）①由f（a_n）=g（a_n+1），可得a_n+1=（-1），用數(shù)學(xué)歸納法證明a_n∈（0，1）；
②作差（e-1）a_n+1-a_n=-1-a_n，考慮函數(shù)p（x）=e^x-1-x（0＜x＜1），證明p（x）在（0，1）上是增函數(shù)，即可得到結(jié)論．
點(diǎn)評(píng)：本題考查函數(shù)的零點(diǎn)，考查函數(shù)的單調(diào)性，考查數(shù)學(xué)歸納法的運(yùn)用，考查大小比較，考查學(xué)生分析解決問題的能力，屬于中檔題．