评分及理由
(1)得分及理由(满分5分)
第(Ⅰ)问满分5分。学生通过构造函数求导的方法,分别证明了两个不等式:
- 对于 \(\ln(1+\frac{1}{n}) < \frac{1}{n}\),令 \(f(x) = \ln(1+x) - x\),求导得 \(f'(x) = -\frac{x}{1+x} < 0\)(当 \(x>0\)),且 \(f(0)=0\),从而 \(f(x) < 0\),即 \(\ln(1+x) < x\),代入 \(x=\frac{1}{n}\) 得证。
- 对于 \(\frac{1}{n+1} < \ln(1+\frac{1}{n})\),令 \(g(x) = \ln(1+x) - \frac{x}{x+1}\),求导得 \(g'(x) = \frac{x}{(x+1)^2} > 0\)(当 \(x>0\)),且 \(g(0)=0\),从而 \(g(x) > 0\),即 \(\ln(1+x) > \frac{x}{x+1}\),代入 \(x=\frac{1}{n}\) 得证。
证明过程严谨,逻辑清晰,与标准答案思路一致(标准答案使用 \(\frac{x}{x+1} < \ln(1+x) < x\) 的结论,学生分别证明两个不等式,但方法正确)。因此得满分5分。
(2)得分及理由(满分5分)
第(Ⅱ)问满分5分。学生证明数列 \(\{A_n\}\) 收敛分为两部分:
- 单调性:计算 \(A_{n+1} - A_n = \frac{1}{n+1} - \ln(1+\frac{1}{n})\),由(Ⅰ)中 \(\frac{1}{n+1} < \ln(1+\frac{1}{n})\) 得差小于0,故数列单调递减。此部分正确。
- 有下界:由(Ⅰ)中 \(\ln(1+\frac{1}{n}) < \frac{1}{n}\),推导出 \(\ln(n+1) - \ln n < \frac{1}{n}\),累加得 \(\ln(n+1) < 1 + \frac{1}{2} + \cdots + \frac{1}{n}\),再减去 \(\ln n\) 得 \(\ln(1+\frac{1}{n}) < A_n\)。由于 \(\ln(1+\frac{1}{n}) > 0\),故 \(A_n > 0\),数列有下界。此部分正确。
证明完整,逻辑严密,与标准答案思路一致(标准答案使用不等式累加得 \(A_n > \ln\frac{n+1}{n} > 0\),学生得出 \(A_n > \ln(1+\frac{1}{n}) > 0\),等价且正确)。因此得满分5分。
题目总分:5+5=10分
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