1.对于数列{un},若存在常数M>0,对任意的n∈N*,恒有
|un+1-un|+|un-un-1|+…+|u2-u1|≤M,
则称数列{un}为B—数列.
(1)首项为1,公比为q(|q|<1)的等比数列是否为B—数列?请说明理由;
(2)设Sn是数列{xn}的前n项和,给出下列两组判断:
A组:①数列{xn}是B—数列,②数列{xn}不是B—数列;
B组:③数列{Sn}是B—数列,④数列{Sn}不是B—数列.
请以其中一组中的论断为条件,另一组中的一个论断为结论组成一个命题,判断所给出的命题的真假,并证明你的结论;
(3)若数列{an}、{bn}都是B—数列,证明:数列{anbn}也是B—数列.
【解析】(1)由题意,un=qn-1,|ui+1-ui|=|q|i-1(1-q),
于是:
|un+1-un|+|un-un-1|+…+|u2-u1|
=(1-q)·
≤1-|q|n
≤1,
由定义知,数列为B—数列.
(2)命题1:数列{xn}是B—数列,数列{Sn}是B—数列.此命题是假命题.
取xn=1(n∈N*),则数列{xn}是B—数列;而Sn=n,
|Sn+1-Sn|+|Sn-Sn-1|+…+|S2-S1|=n,
由于n的任意性,显然{Sn}不是B—数列.
命题2:若数列{Sn}是B—数列,则数列{xn}是B—数列.此命题是真命题.
证明:|Sn+1-Sn|+|Sn-Sn-1|+…+|S2-S1|=|xn+1|+|xn|+…+|x2|≤M,
又因为
|xn+1-xn|+|xn-xn-1|+…+|x2-x1|
≤|xn+1|+2|xn|+2|xn-1|+…+2|x2|+|x1|
≤2M+|x1|,
所以:数列{xn}为B—数列.
(3)若数列{an}、{bn}均为B—数列,则存在正数M1,M2,对于任意的n∈N*,有
|an+1-an|+…+|a2-a1|≤M1,
|bn+1-bn|+…+|b2-b1|≤M2,
注意到:
|an|=|an-an-1+an-1-an-2+…+a2-a1+a1|
≤|an+1-an|+…+|a2-a1|+a1≤M1+a1;
同理:|bn|≤M2+b1;
令k1=M1+a1,k2=M2+b1,
则|an+1bn+1-anbn|=|an+1bn+1-anbn+1+anbn+1-anbn|
≤|bn+1||an+1-an|+|an||bn+1-bn|
≤k2|an+1-an|+k1|bn+1-bn|;
从而:
|an+1bn+1-anbn|+|anbn-an-1bn-1|+…+|a2b2-a1b1|
≤k2(|an+1-an|+|an-an-1|+…+|a2-a1|)+k1(|bn+1-bn|+|bn-bn-1|+…+|b2-b1|)
≤k2M1+k1M2.
所以:数列{anbn}是B—数列.
2.如图,在平面直角坐标系xOy中,已知F1、F2分别是椭圆E:的左、右焦点,A、B分别是椭圆E的左、右顶点,D(1,0)为线段OF2的中点,且+5=0.
(1)求椭圆E的方程;
(2)若M为椭圆上的动点(异于点A、B),连接MF1并延长交椭圆E于点N,连接MD、ND并分别延长交椭圆E于点P、Q,连接PQ.设直线MN、PQ的斜率存在且分别为k1、k2,试问是否存在常数λ,使得k1+λk2=0恒成立?若存在,求出λ的值;若不存在,说明理由.
【解析】(1)易知c=2,因为+5,即a+c=5(a-c),解得:a=3,所以:b2=a2-c2=5.
所以:椭圆E的方程为.
(2)设直线MN的方程为x=ty-2,M(x1,y1),N(x2,y2),
所以:直线MP的方程为y= (x-1),联立椭圆方程和直线方程可得:
消去y得:(5-x1)x2-(9-)x+9x1-5=0,
由根与系数的关系可得:xP=,
于是P,同理可得:Q,
所以:k2=-=-,即:k1+
所以:存在λ=满足题意.
3.已知函数f (x)=lnx-ax+,其中a为常数.
(1)若f(x)的图象在x=1处的切线经过点(3,4),求a的值;
(2)若0<a<1,求证:f >0;
(3)当函数f (x)存在三个不同的零点时,求a的取值范围.
【解析】(1)f ′(x)=,所以f′(1)=1-2a,
因为切点坐标为(1,0),所以k=2,所以:1-2a=2,解得:a=-.
(2)证明:原题即证2lna-ln2->0对任意的a∈(0,1)成立.
令g(a)= 2lna-ln2-,所以:g′(a)= =,
令h(a)=4a-3a4-4,则h′(a)=4-12a3,则h(a)在单调递增,在上单调递减,而h(a)max=h=-4<0,
所以:g′(a)<0,所以:g(a)在(0,1)上单调递减,
所以:g(a)>g(1)=-ln2+>0.
(3)显然x=1是函数的一个零点,则只需a=有两个不等的实数解即可.
令g(x)=,x>0且x≠1.
则g′(x)=,令φ(x)=lnx-,
则φ′(x)= = >0,
于是φ(x)在(0,+∞)上单调递增,同时注意到φ(1)=0.
所以g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)单调递减.
因为===,
又因为===0, ==0,
所以:0<a<.
4.设非负实数x、y、z满足xy+yz+zx=1,求证:.
【解析】证明:由于对称性,不妨设x≥y≥z,设y+z=a,则ax=1-yz≤1,所以:x≤,
令=f (x),
所以:f ′(x)=-=<0,即f (x)为单调递减函数,
所以:f (x)≥f =,
因为-=≥0,
当且仅当a=1时等号成立,此时x=1,则y+z+yz=1,且yz=0,
所以等号成立的条件为x=1,y=1,z=0(或者其轮换).
变式题:设非负实数x、y、z满足xy+yz+zx=1,求证:.
5.设函数f (x)是定义在区间(1,+∞)上的函数,其导函数为f ′(x),如果存在实数a和函数h(x),其中,h(x)对任意的x∈(1,+∞)都有h(x)>0,使得f ′(x)=h(x)(x2-ax++1),则称函数f (x)具有性质P(a).
(1)设函数f (x)=lnx+ (x>1),其中b为常数;
①求证函数f (x)具有性质P(a);
②求函数f (x)的单调区间;
(2)已知函数g(x)具有性质P(2),给定x1,x2∈(1,+∞),x1<x2,α=mx1+(1-m)x2,β=mx2+(1-m)x1,且α>1,β>1,若|g(α)-g(β)|<|g(x1)-g(x2)|,求m的取值范围.
【解析】(1)①因为f ′(x)=,显然对x2-bx+1=t(x),存在b使得对x∈(1,+∞),t(x)>0恒成立,h(x)= >0恒成立.
②由①知,f ′(x)=,当b≤2时,f ′(x)≥0恒成立,此时f (x)在(0,+∞)单调递增,
当b>2时,f ′(x)在(1,+∞)上有一个零点x0=,
函数f (x)在上单调递减,在单调递增.