题目
[题目]当 gt 0 时,证明: -dfrac ({x)^2}(2)lt ln (1+x)lt x.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查利用导数证明不等式的方法,核心思路是通过构造适当的辅助函数,分析其单调性来比较函数值的大小关系。
解题核心:
- 构造函数:将不等式转化为函数形式,通过研究函数的单调性来推导不等式。
- 导数应用:通过求导判断函数的单调性,结合初始值确定函数值的符号。
- 分步证明:分别证明不等式左右两边的不等关系,最终综合得到结论。
证明 $\ln(1+x) < x$
构造辅助函数
设 $f(x) = \ln(1+x) - x$。
求导分析单调性
求导得:
$f'(x) = \frac{1}{x+1} - 1 = \frac{1 - (x+1)}{x+1} = \frac{-x}{x+1}.$
当 $x > 0$ 时,$f'(x) < 0$,说明 $f(x)$ 在 $(0, +\infty)$ 上单调递减。
利用初始值判断符号
因为 $f(0) = \ln 1 - 0 = 0$,且 $f(x)$ 单调递减,所以当 $x > 0$ 时:
$f(x) < f(0) = 0 \implies \ln(1+x) < x.$
证明 $x - \dfrac{x^2}{2} < \ln(1+x)$
构造辅助函数
设 $g(x) = x - \dfrac{x^2}{2} - \ln(1+x)$。
求导分析单调性
求导得:
$g'(x) = 1 - x - \frac{1}{x+1} = \frac{(1 - x)(x+1) - 1}{x+1} = \frac{-x^2}{x+1}.$
当 $x > 0$ 时,$g'(x) = -\dfrac{x^2}{x+1} < 0$,说明 $g(x)$ 在 $(0, +\infty)$ 上单调递减。
利用初始值判断符号
因为 $g(0) = 0 - 0 - \ln 1 = 0$,且 $g(x)$ 单调递减,所以当 $x > 0$ 时:
$g(x) < g(0) = 0 \implies x - \dfrac{x^2}{2} < \ln(1+x).$