Question

設(shè)函數(shù)f（x）=x³+mln（x+1）
（1）曲線y=f（x）在點（1，f（1））處的切線與x軸平行，求實數(shù)m的值；
（2）求證：

1

23

+

2

33

+

3

43

+…+

n-1

n3

＜ln(n+1)，(n∈N*)；
（3）求證：

n

i=1

(sin

i-1

n

+

n

i+n

)＜n(1-cos1+ln2)．

Answer 1

分析：（1）利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義即可求出；
（2）構(gòu)造函數(shù)，利用導(dǎo)數(shù)得出其單調(diào)性即可證明；
（3）利用y=sinx在[0，1]上單調(diào)遞增、y=

1

1+x

在[0，1]上單調(diào)遞減及定積分的意義即可得出．

解答：解：（1）由f（x）=x³+mln（x+1），得f′(x)=3x2+

m

x+1

，x∈(-1，+∞)
由于曲線y=f（x）在點（1，f（1））處的切線與x軸平行，
∴f′（1）=0，解得m=-6．
（2）∵

1

23

+

2

33

+

3

43

+…+

n-1

n3

＜ln(n+1)，(n∈N*)
等價于(

1

22

-

1

23

)+(

1

32

-

1

33

)+…+(

1

n2

-

1

n3

)＜ln(

n+1

n

•

n

n-1

•…•

2

1

)
等價于(

1

22

-

1

23

)+(

1

32

-

1

33

)+…+(

1

n2

-

1

n3

)＜ln(1+

1

1

)+ln(1+

1

2

)+…+ln(1+

1

n

)
令m=1，f（x）=x³+ln（x+1）
設(shè)h（x）=x²-f（x）=x²-ln（1+x）-x³
則h'（x）=-3x2+2x-

1

x+1

=-

3x3+(x-1)2

x+1

當x∈（0，+∞）時，h'（x）＜0，∴h（x）在（0，+∞）上單調(diào)遞減，
又∵h（0）=0，
∴當x∈（0，+∞）時，恒有h（x）＜h（0）=0，即x²-ln（x+1）＜x³恒成立．
∵k∈N*，∴

1

k

∈(0，+∞)取x=

1

k

，則有

1

k2

-

1

k3

＜ln(1+

1

k

)，
∴

n

k=1

 (

1

k2

-

1

k3

)＜

n

k=1

 ln(1+

1

k

)，
即 

1

23

+

2

33

+

3

43

+…+

n-1

n3

＜ln(n+1)，(n∈N*)．
（3）∵y=sinx在[0，1]上單調(diào)遞增，
∴

n

i=1

sin

i-1

n

=n[

1

n

(sin

0

n

+sin

1

n

+…sin

n-1

n

)]＜n

∫

1 0

sinxdx=n（-cosx）

|

1 0

=n（1-cos1）．
又y=

1

1+x

在[0，1]上單調(diào)遞減，
∴

n

i=1

n

i+n

=

1

1+ 1 n

+

1

1+ 2 n

+…+

1

1+ n n

=n[

1

n

(

1

1+ 1 n

+

1

1+ 2 n

+…+

1

1+ n n

)]＜n

∫

1 0

1

1+x

dx=nln（1+x）

|

1 0

=nln2．
∴

n

i=1

(sin

i-1

n

+

n

i+n

)＜n(1-cos1+ln2)．

點評：熟練掌握導(dǎo)數(shù)的幾何意義、通過構(gòu)造函數(shù)利用導(dǎo)數(shù)得出其單調(diào)性證明不等式、利用y=sinx在[0，1]上單調(diào)遞增、y=

1

1+x

在[0，1]上單調(diào)遞減及定積分的意義是解題的關(guān)鍵．