Question

設(shè)函數(shù)f(x)=

1

3

ax3+

1

2

bx2+cx(a，b，c∈R，a≠0)的圖象在點(diǎn)（x，f（x））處的切線的斜率為k（x），且函數(shù)g(x)=k(x)-

1

2

x為偶函數(shù)．若函數(shù)k（x）滿足下列條件：①k（-1）=0；②對(duì)一切實(shí)數(shù)x，不等式k(x)≤

1

2

x2+

1

2

恒成立．
（Ⅰ）求函數(shù)k（x）的表達(dá)式；
（Ⅱ）求證：

1

k(1)

+

1

k(2)

+…+

1

k(n)

＞

2n

n+2

（n∈N^*）．

Answer 1

分析：（Ⅰ）由已知得：k（x）=f'（x），根據(jù)g（x）的奇偶性求出b，根據(jù)k（-1）=0，求出a+c=

1

2

，再由k(x)≤

1

2

x2+

1

2

對(duì)一切實(shí)數(shù)x恒成立，解得a、c的值，即得函數(shù)k（x）的表達(dá)式．
（Ⅱ）根據(jù)

1

k(n)

=

4

(n+1)2

，即證

1

22

+

1

32

+…+

1

(n+1)2

＞

n

2n+4

，把

1

(n+1)2

＞

1

(n+1)(n+2)

=

1

n+1

-

1

n+2

代入要證不等式的左邊化簡(jiǎn)即可證得不等式成立．

解答：解：（Ⅰ）由已知得：k（x）=f'（x）=ax²+bx+c．…（1分）
由g(x)=k(x)-

1

2

x為偶函數(shù)，得g(x)=ax2+bx+c-

1

2

x為偶函數(shù)，顯然有b=

1

2

．…（2分）
又k（-1）=0，所以a-b+c=0，即a+c=

1

2

．…（3分）
又因?yàn)?span id="8mjbdif" class="MathJye">k(x)≤

1

2

x2+

1

2

對(duì)一切實(shí)數(shù)x恒成立，
即對(duì)一切實(shí)數(shù)x，不等式(a-

1

2

)x2+

1

2

x+c-

1

2

≤0恒成立．…（4分）
顯然，當(dāng)a=

1

2

時(shí)，不符合題意．…（5分）
當(dāng)a≠

1

2

時(shí)，應(yīng)滿足

a- 1 2 ＜0 △= 1 4 -4(a- 1 2 )(c- 1 2 )≤0

，
注意到a+c=

1

2

，解得a=c=

1

4

．…（7分）  所以k(x)=

1

4

x2+

1

2

x+

1

4

． …（8分）
（Ⅱ）證明：因?yàn)?span id="13s3kyf" class="MathJye">k(n)=

n2+2n+1

4

=

(n+1)2

4

，所以

1

k(n)

=

4

(n+1)2

．…（9分）
要證不等式

1

k(1)

+

1

k(2)

+…+

1

k(n)

＞

2n

n+2

成立，
即證

1

22

+

1

32

+…+

1

(n+1)2

＞

n

2n+4

．…（10分）
因?yàn)?span id="0jp5h2v" class="MathJye">

1

(n+1)2

＞

1

(n+1)(n+2)

=

1

n+1

-

1

n+2

，…（12分）
所以

1

22

+

1

32

+…+

1

(n+1)2

＞

1

2

-

1

3

+

1

3

-

1

4

+…+

1

n+1

-

1

n+2

=

1

2

-

1

n+2

=

n

2n+4

．
所以

1

k(1)

+

1

k(2)

+…+

1

k(n)

＞

2n

n+2

成立．…（14分）

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查函數(shù)的奇偶性的應(yīng)用，函數(shù)的恒成立問(wèn)題，利用導(dǎo)數(shù)研究曲線在某點(diǎn)的切線斜率，以及用裂項(xiàng)法對(duì)數(shù)列進(jìn)行
求和，屬于難題．