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高中数学 证明不等式:(1/n)^n+(2/n)^n+(3/n)^n+......+(n/n)^n<e/(e-1)

答案:2  悬赏:20  手机版
解决时间 2021-11-25 12:56
高中数学 证明不等式:(1/n)^n+(2/n)^n+(3/n)^n+......+(n/n)^n<e/(e-1)
最佳答案
先证明 对于任意x≠0,1+x设f(x)=e^x-(x+1),
则f'(x)=e^x-1,令f'(x)=0,得x=0。
故当x<0时,f(x)递减;
 当x>0时,f(x)递增。
故f(x)>f(0)=1>0,即1+x
而1/n=1-(n-1)/n,2/n=1-(n-2)/n,……,(n-1)/n=1-1/n,
则1/n……,
(n-1)/n当n=1时,1当n>1时,
原式<(1/e)^(n-1)+(1/e)^(n-2)+....+(1/e)+1
=1+(1/e)+...+(1/e)^(n-1)
=[1-(1/e)^n]/(1-(1/e))
<1/(1-1/e)
=e/(e-1)

证毕。
全部回答

因e-(n-1)+e-(n-2)+…+e-1+1=1-e^-n/1-e^-1<1/1-e^-1=e/(e-1),用到了等比数列求和

只需证明::(1/n)^n+(2/n)^n+(3/n)^n+......+(n/n)^n<e-(n-1)+e-(n-2)+…+e-1+1

即(n-i/n)^n<e^-i,i=1,2……n-1,即(1-i/n)<e^(-i/n),i=1,2……n-1①

对于任意x∈R,都有ex-x≥1,即1+x≤ex.(f(x)=e^x-x,f′(x)=ex-1

令f'(x)>0,解得x>0;令f′(x)<0,解得x<0.从而f(x)在(-∞,0)内单调递减,在(0,+∞)内单调递增.
所以,当x=0时,f(x)取得最小值1)

 

当x=-i/n时,①成立,故原不等式成立。

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