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题型:简答题
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简答题

若定义在区间D上的函数y=f(x)对于区间D上的任意两个值x1、x2总有以下不等式≤f()成立,则称函数y=f(x)为区间D上的凸函数.

(1)证明:定义在R上的二次函数f(x)=ax2+bx+c(a<0)是凸函数;

(2)设f(x)=ax2+x(a∈R,a≠0),并且x∈[0,1]时,f(x)≤1恒成立,求实数a的取值范围,并判断函数

f(x)=ax2+x(a∈R,a≠0)能否成为R上的凸函数;

(3)定义在整数集Z上的函数f(x)满足:①对任意的x,y∈Z,f(x+y)=f(x)f(y);②f(0)≠0,f(1)=2.

试求f(x)的解析式;并判断所求的函数f(x)是不是R上的凸函数说明理由.

正确答案

(1)证明:对任意x1,x2∈R,当a<0,

有[f(x1)+f(x2)]-2f()=ax12+bx1+c+ax22+bx2+c-2[a(2+b()+c]=ax12+ax22-a(x12+x22+2x1x2)=a(x1-x22             (3分)

∴当a<0时,f(x1)+f(x2)≤2f(),即≤f(

当a<0时,函数f(x)是凸函数.                                          (5分)

(2)当x=0时,对于a∈R,有f(x)≤1恒成立;当x∈(0,1]时,要f(x)≤1恒成立,即ax2≤-x+1,

∴a≤-=(-2-恒成立,∵x∈(0,1],∴≥1,当=1时,(-2-取到最小值为0,

∴a≤0,又a≠0,∴a的取值范围是(-∞,0).

由此可知,满足条件的实数a的取值恒为负数,由(1)可知函数f(x)是凸函数  (11分)

(3)令x=y=0,则f(0)=[f(0)]2,∵f(0)≠0,∴f(0)=1,(12分)

令y=-x,则1=f(0)=f(x-x)=f(x)f(-x),故f(x)=

若n∈N*,则f(n)=f[(n-1)+1]=f(n-1)f(1)=2f(n-1)=…=[f(1)]2;          (14分)

若n<0,n∈Z,则-n∈N*,∴f(n)===2n;∴x∈Z时,f(x)=2x

综上所述,对任意的x∈Z,都有f(x)=2x;                                 (15分)

[20+21]=,所以f(x)不是R上的凸函数.                       (16分)

(对任意x1,x2∈R,有[f(x1)+f(x2)]=[2x1+2x2]≥×2=f(),所以f(x)不是R上的凸函数. 16分)

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题型:简答题
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简答题

已知f(x)=x2-alnx在(1,2]上是增函数,g(x)=x-a在(0,1)上是减函数.

(1)求a的值;

(2)设函数φ(x)=2bx-在(0,1]上是增函数,且对于(0,1]内的任意两个变量s,t,恒有f(s)≥φ(t)成立,求实数b的取值范围;

(3)设h(x)=f′(x)-g(x)-2+,求证:[h(x)]n+2≥h(xn)+2n(n∈N*).

正确答案

(1)f′(x)=2x-,依题意,当x∈(1,2]时,f'(x)≥0恒成立,即a≤(2x2min⇒a≤2.g′(x)=1-,当x∈(0,1)时,g'(x)≤0恒成立,即a≥2,所以a=2.…(5分)

(2)f′(x)=2x-=,所以f(x)在(0,1]上是减函数,最小值是f(1)=1.φ(x)=2bx-在(0,1]上是增函数,即φ′(x)=2b+≥0恒成立,得b≥-1,且φ(x)的最大值是φ(1)=2b-1,

由已知得1≥2b-1⇒b≤1,所以b的取值范围是[-1,1].…(5分)

(3)h(x)=f′(x)-g(x)-2+=…=x+

n=1时不等式左右相等,得证;

n≥2时,[h(x)]n-h(xn)=(x+)n-(xn+)=xn-2+xn-4+…+x2-n=[(xn-2+x2-n)+(xn-4+x4-n)+…+(x2-n+xn-2)]≥++…+=2n-2,

所以[h(x)]n+2≥h(xn)+2n(n∈N*)成立.…(5分)

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简答题

已知函数f(x)=的定义域恰为不等式log2(x+3)+log12x≤3的解集,且f(x)在定义域内单调递减,求实数a的取值范围.

正确答案

由log2(x+3)+log12x≤3得⇔x≥

即f(x)的定义域为[,+∞).

∵f(x)在定义域[,+∞)内单调递减,

∴当x2>x1时,f(x1)-f(x2)>0恒成立,即有(ax1-+2)-(ax2-+2)>0⇔a(x1-x2)-(-)>0⇔(x1-x2)(a+)>0恒成立.

∵x1<x2,∴(x1-x2)(a+)>0⇔a+<0.

∵x1x2⇒->-

要使a<-恒成立,

则a的取值范围是a≤-

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简答题

已知函数f(x)=是定义域(-1,1)上的奇函数,

(1)求b的值,并写出f(x)的表达式;

(2)试判断f(x)的单调性,并证明.

正确答案

(1)因为函数f(x)的定义域为(-1,1)且f(x)是奇函数,

所以f(0)=0,即f(0)==-b=0,解得b=0.

所以f(x)=

(2)函数f(x)为减函数,证明如下

设-1<x1<x2<1,则f(x1)-f(x2)=-==

因为-1<x1<x2<1,所以<1,0,1+x1x2>0,

所以f(x1)-f(x2)=>0,即f(x1)>f(x2),

所以函数f(x)为减函数.

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简答题

已知函数f(x)=(x∈R).

(1)当f(1)=1时,求函数f(x)的单调区间;

(2)设关于x的方程f(x)=的两个实根为x1,x2,且-1≤a≤1,求|x1-x2|的最大值;

(3)在(2)的条件下,若对于[-1,1]上的任意实数t,不等式m2+tm+1≥|x1-x2|恒成立,求实数m的取值范围.

正确答案

(1)由f(1)=1得a=-1,

f′(x)===≥0

-2≤x≤1,所以f(x)的减区间是(-∞,-2]和[1,+∞),增区间是[-2,1](5分)

(2)方程f(x)=可化为x2-ax-2=0,△=a2+8>0

∴x2-ax-2=0有两不同的实根x1,x2

则x1+x2=a,x1x2=-2

∴|x1-x2|==

∵-1≤a≤1,∴当a=±1时,

∴|x1-x2|max==3

(3)若不等式m2+tm+1≥|x1-x2|恒成立,

由(2)可得m2+tm+1≥3,对t∈[-1,1]都成立m2+tm-2≥0,t∈[-1,1],

设g(t)=m2+tm-2

若使t∈[-1,1]时g(t)≥0都成立,

解得:m≥2或m≤-2,所以m的取值范围是m≥2或m≤-2

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