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设函数 f(x)=12ax2+cos⁡x−1.

  1. 当 a≥1 时, 证明: f(x)≥0;
  2. 证明: 1tan⁡1+12tan⁡12+13tan⁡13+⋯+1ntan⁡1n>n−2n2n+1.
证明

  1. 注意到 f(x) 是偶函数. 当 x≥0,构造 g(x)=x−sin⁡x,则 g′(x)=1−cos⁡x≥0⇒g(x)≥g(0)=0. 同理 x+sin⁡x≥0. 这样 x≥0 时f(x)≥12x2−2sin2⁡x2=12(x2−sin⁡x2)(x2+sin⁡x2)≥0,
    再结合偶函数,f(x)≥0 得证.
  2. 依然抓住 x≥sin⁡x,x≥0,有1itan⁡1i=cos⁡1iisin⁡1i=1−2sin2⁡12iisin⁡1i≥1−2(12i)2i(1i)=1−24i2>1−24i2−1=1−(12i−1−12i+1),
    从而∑i=1n1itan⁡1i>∑i=1n(1−12i−1+12i+1)=n−1+12n+1=n−2n2n+1.