- 函数的概念及其构成要素
- 共2084题
定义域为的函数
,如果对于区间
内
的任意两个数
、
都有
成立,则称此函数在区间
上是“凸函数”。
(1)判断函数在
上是否是“凸函数”,并证明你的结论;
(2)如果函数在
上是“凸函数”,求实数
的取值范围;
(3)对于区间上的“凸函数”
,在
上任取
,
,
,……,
。
① 证明: 当(
)时,
成立;
② 请再选一个与①不同的且大于1的整数,
证明:也成立。
正确答案
见解析
解析
解析:(1)设,
是
上的任意两个数,则
。
函数
在
上是 “凸函数”,……4分
(2)对于上的任意两个数
,
,均有
成立,即
,整理得
………………7分
若,
可以取任意值。
若,得
,
,
。
综上所述得,………………10分
(3)①当时由已知得
成立。
假设当时,不等式成立即
成立。
那么,由,
得
。
即时,不等式也成立,根据数学归纳法原理不等式得证,……………………15分
②比如证明不等式成立,由①知
,
,
,
,
有成立。
,
,
,
,
,
从而得,………………18分
知识点
在点,能成为函数
的图象与其反函数的图象的公共点的是
正确答案
解析
函数的反函数为
,因
可排除点P,故先排除A、B,若点M在函数
的图象上,则
,但
,即点M不在函数
的图象上,排除C,故答案D。
知识点
“活水围网”养鱼技术具有养殖密度高、经济效益好的特点,研究表明:“活水围网”养鱼时,某种鱼在一定的条件下,每尾鱼的平均生长速度(单位:千克/年)是养殖密度
(单位:尾/立方米)的函数,当
不超过4(尾/立方米)时,
的值为
(千克/年);当
时,
是
的一次函数;当
达到
(尾/立方米)时,因缺氧等原因,
的值为
(千克/年)。
(1)当时,求函数
的表达式;
(2)当养殖密度为多大时,鱼的年生长量
(单位:千克/立方米)
可以达到最大,并求出最大值。
正确答案
(1)
解析
解析:(1)由题意:当时,
; …………………………2分
当时,设
,显然
在
是减函数,
由已知得,解得
…………………………4分
故函数=
…………………………6分
(2)依题意并由(1)可得 ………8分
当时,
为增函数,故
; …………10分
当时,
,
。 …………………………12分
所以,当时,
的最大值为
。
当养殖密度为10尾/立方米时,鱼的年生长量可以达到最大,最大值约为千克/立方米。
…………………………14分
知识点
设函数.
(1)当时,求函数
在区间
内的零点;
(2)设,证明:
在区间
内存在唯一的零点;
(3)设,若对任意
,有
,求
的取值范围。
正确答案
见解析
解析
解析:(1),令
,得
,
所以。
(2)证明:因为 ,
。所以
。所以
在
内存在零点。
,所以
在
内单调递增,所以
在
内存在唯一零点。
(3)当n=2时,f2(x)=x2+bx+c.
对任意x1,x2∈[-1,1]都有|f2(x1)-f2(x2)|≤4等价于f2(x)在[-1,1]上的最大值与最小值之差M≤4.
据此分类讨论如下:
①当,即|b|>2时,M=|f2(1)-f2(-1)|=2|b|>4,与题设矛盾。
②当-1≤<0,即0<b≤2时,M=f2(1)-f2(
)=(
+1)2≤4恒成立。
③当0≤≤1,即-2≤b≤0时,M=f2(-1)-f2(
)=(
-1)2≤4恒成立。
综上可知,-2≤b≤2.
注:②,③也可合并证明如下:
用max{a,b}表示a,b中的较大者。
当-1≤
≤1,即-2≤b≤2时,M=max{f2(1),f2(-1)}-f2(
)
=
=1+c+|b|-(+c)
=(1+)2≤4恒成立。
知识点
已知函数
(1)当时,证明
(2)设,试讨论函数
的零点个数;
(3)设,证明:若
,则
正确答案
见解析。
解析
(1)当时,
令,得
,得
当时,
当
∴当时,函数
有最小值,
(2)解法一:
函数的零点,即方程
的实根,
将方程化为
,显然
当时,方程为
解得或
,但
即当时,函数
有一个零点;
当时,由(1)知
,令
则
令,则
,由
,得
当时,
,当
时,
∴当时,函数
有最小值,
即对,都有
∵当时,
当时,
∴函数在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增,
∴当时,函数
有最小值,
∴当,方程
有唯一实根,即函数
有一个零点;
当时,方程
有两个实根,即函数
有两个零点:
当时,方程
有一个实根,即函数
有一个零点;
当时,方程
没有实根,即函数
没有零点;
综上得:当时,函数
没有零点:
当时,函数
有两个零点;
当或
时,函数
有一个零点。
解法二:
当时,由
,解得
或
,但
当时,函数在(0,1)单调递减,在(1,+∞)单调递增,
,且当
时,
时,
∴若,函数
有2个零点,若
,函数
有1个零点,
若,函数
无零点
当时,由
,得
或
∴当时,函数
在
单调递增,在
单调递减,在(1,+∞)单调递增,
当时,函数
在(0,1)单调递增,在
单调递减,在
单调递增,
当时,函数
在(0,+∞)单调递增,又
令
∴函数在(0,2)单调递增,在(2,+∞)单调递减,
,从而
∴当时,函数
有1个零点,
综上得:当时,函数
没有零点;
当时,函数
有两个零点;
当或
时,函数
有一个零点。
(3)由(1)知对,有
,即
即
知识点
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