已知 $f(x)=\ln x$,$n$ 是正整数,求证:$$\displaystyle \dfrac 54n+\dfrac 1{60}<\sum_{k=1}^n\left[2f(2k+1)-f(k)-f(k+1)\right]<2n+1.$$
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
    >
    不等式
    >
    放缩
    >
    分析通项法
  • 题型
    >
    不等式
    >
    级数不等式的证明
  • 知识点
    >
    代数变形
    >
    代数式的形
    >
    分拆与裂项
【答案】
【解析】
根据题意,有$$2f(2k+1)-f(k)-f(k+1)=\ln\dfrac{(2k+1)^2}{k(k+1)}=\ln\left(4+\dfrac{1}{k}-\dfrac{1}{k+1}\right),$$而$$\dfrac 54<\ln 4<\ln\left(4+\dfrac{1}{k}-\dfrac{1}{k+1}\right)<\ln 5<2,$$又 $k=1$ 时,有$$\dfrac 54+\dfrac 1{60}<\ln\dfrac 92<3,$$累加即得.
答案 解析 备注
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