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数学
题目

[题目]证明:当 geqslant 0 时, (x)^n-1-(n-1)(x)^nleqslant 1,-|||-(正整数 gt 1 ).

题目解答

答案

解析

考查要点:本题主要考查利用导数研究函数的最值来证明不等式,需要学生掌握函数构造、导数求解及极值分析的能力。

解题核心思路:

  1. 构造辅助函数:将不等式整理为函数形式,便于分析其单调性和极值。
  2. 求导分析单调性:通过导数确定函数的增减区间,找到极大值点。
  3. 验证最大值:通过极值点代入原函数,证明函数值不超过目标值。

破题关键点:

  • 正确构造函数:将不等式转化为函数形式,例如 $f(x) = n x^{n-1} - (n-1)x^n -1$。
  • 导数符号分析:通过导数 $f'(x)$ 的符号变化确定函数的单调性,找到极大值点 $x=1$。
  • 极值计算:验证 $x=1$ 处的函数值为 $0$,从而证明原不等式成立。

构造辅助函数
将原不等式 $n x^{n-1} -1 - (n-1)x^n \leq 1$ 整理为:
$f(x) = n x^{n-1} - (n-1)x^n -1$

求导分析单调性
对 $f(x)$ 求导:
$f'(x) = n(n-1)x^{n-2} - (n-1)n x^{n-1} = n(n-1)x^{n-2}(1 - x)$

确定极值点
令 $f'(x) = 0$,解得 $x=0$ 或 $x=1$。

  • 当 $0 < x < 1$ 时,$f'(x) > 0$,函数单调递增;
  • 当 $x > 1$ 时,$f'(x) < 0$,函数单调递减。
    因此,$x=1$ 是函数的极大值点。

验证最大值
将 $x=1$ 代入 $f(x)$:
$f(1) = n \cdot 1^{n-1} - (n-1) \cdot 1^n -1 = n - (n-1) -1 = 0$
故 $f(x) \leq 0$,即原不等式成立。

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