- 集合与函数的概念
- 共44150题
函数f(x)=x-alnx+(a>0)
(1)求f(x)的单调区间;
(2)求使函数f(x)有零点的最小正整数a的值;
(3)证明:ln(n!)-ln2>(n∈N*,n≥3).
正确答案
(1)函数f(x)的定义域为(0,+∞),f′(x)=1--
=
(2分)
∵x>0,a>0,
∴由f′(x)≥0得x≥a+1,f′(x)≤0得x≤a+1,
∴f(x)在(0,a+1)上递减,在(a+1,+∞)上递增.(4分)
(2)∵a∈N*,∴由(1)知fmin=f(a+1)=a+2-aln(a+1)
∵f(x)有零点,
∴有a+2-aln(a+1)≤0,得ln(a+1)-(1+)≥0
令u(a)=ln(a+1)-(1+),易知u(a)在定义域内是增函数;(6分)
∵u(3)=ln4-<0,∴ln4<
,∴4<e53,∴43<e5,而e5>43成立,∴u(3)<0
u(4)=ln5->0,∴52>e3,而52>e3成立,∴u(4)>0
故使函数f(x)有零点的最小正整数a的值为4.(8分)
(3)证明:由(2)知ln(a+1)-(1+)≥0,即ln(a+1)≥(1+
),(a≥4),
∴lnn>1+(n∈N*,n≥5),ln(n2)>1+
)(n∈N*,n≥3),
即lnn>+
(
-
)(n∈N*,n≥3),(11分)
∴ln3+ln4+…+lnn>(n-2)+
(
+
-
-
)
即ln>
∴ln(n!)-ln2>(n∈N*,n≥3).(13分)
在某交通拥挤地段,交通管理部门规定,在此地段内的车距d(米)与车速v(千米/小时)的平方和车身长的积成正比,且最小车距不得小于半个车身长,假定车身长均为S(米),且当车速为50(千米/小时),车距恰好为车身长.问交通繁忙时,应规定怎样的车速才能使此地的车流量最大(车流量即为1小时所通过的车辆数)?
正确答案
(1)∵车距d是车速V(公里/小时)的平方与车身长S(米)积的正比例函数,设d=KV2S,
∵V=50时,d=s,得s=K×502×S,
∴K=,
∴d=V2S,又d=
S时,V=25
,
∴当0<V≤25时,车距d=车身长的一半,车流量Q=
,∴Qmax=
当V>25时,车距d=
V2S,车流量Q=
=
≤
∵>
∴V=50(公里/小时),即车速为50公里/小时时,才能使此地段的车流量最大.
已知f(x)是定义在R上的函数,且满足下列条件:
①对任意的x、y∈R,f(x+y)=f(x)+f(y);
②当x>0时,f(x)<0.
(1)证明f(x)在R上是减函数;
(2)在整数集合内,关于x的不等式f(x2-4)-f(2x-2a)>f(0)的解集为{1},求实数a的取值范围.
正确答案
(1)当时x=y=0,f(0)=f(0)+f(0),
得f(0)=0,令y=-x,则f(0)=f(x)+f(-x)
∴f(-x)=-f(x)∴f(x)在R上是奇函数,
设x1>x2,则f(x1)-f(x2)=f(x1)+f(-x2)
=f(x1-x2)<0
∴f(x1)<f(x2),
∴f(x)在R上是减函数(6分)
(2)f(x2-4)-f(2x-2a)>f(0)等价于
x2-4<2x-2a即x2-2x+2a-4<0(8分)
令g(x)=x2-2x+2a-4
根据题意,的实数a的取值范围为2≤a<
∴a∈[2,)(12分)
设f(x)是定义在R上的奇函数,且对任意实数x,恒有f(x+1)=f(1-x).当x∈[0,2]时,f(x)=2x-x2.
(1)求证:f(x)是周期函数;
(2)当x∈[2,4]时,求f(x)的解析式;
(3)f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2013).
正确答案
证明:(1)∵对任意实数x,恒有f(x+1)=f(1-x)
∴f(x)=f(2-x)
∵f(x)为奇函数
∴f(-x)=-f(x)
∴f(2-x)=-f(-x)即f(2+x)=-f(x)
∴f(4+x)=f[2+(2+x)]=-f(2+x)=f(x)
∴函数f(x)是以4为周期的周期函数
(2))∵x∈[0,2]时,f(x)=2x-x2.
当x∈[-2,0]时,可得f(x)=2x+x2
设x∈[2,4],则x-4∈[-2,0]
∴f(x-4)=2(x-4)+(x-4)2=f(x)
∴f(x)=x2-6x+8
(3)∵f(1)=1,f(2)=0,f(3)=-1,f(4)=0
f(1)+f(2)+f(3)+…+f(2013)
=503[f(1)+f(2)+f(3)+f(4)]+f(1)
=1
已知f(x)是定义在{x|x>0}上的增函数,且f()=f(x)-f(y).
(1)求f(1)的值;
(2)若f(6)=1,解不等式f(38x-108)+f()<2.
正确答案
(1)令x=y=1,则有f(1)=f(1)-f(1)=0;
(2)∵对一切x,y>0满足 f()=f(x)-f(y)即 f(
)+f(y)=f(x),
∴对一切x,y>0满足f(x)+f(y)=f(x•y),
又∵f(6)=1∴2=f(6)+f(6)=f(36);
∵f(x)是定义在(0,+∞)上的增函数,
∴f(38x-108)+f()<2⇔
⇔
⇔⇔0<x≤4
故不等式f(38x-108)+f()<2 的解集为:(0,4].
已知函数f (x)=-2.
(1)求f (x)的定义域;
(2)用定义法证明:函数f (x)=-2在 (0,+∞) 上是减函数;
(3)求函数f (x)=-2在区间[
,10]上的最大值.
正确答案
(1)要使函数有意义,需满足x≠0
∴f (x)的定义域为{x|x≠0}
(2)设x1>x2>0则
f(x1)-f(x2)=-
=
∵x1>x2>0
∴x1•x2>0,x2-x1<0
∴f(x1)-f(x2)=<0
即f(x1)<f(x2)
∴f(x)在(0,+∞) 上是减函数
(3)∵f(x)在(0,+∞) 上是减函数
∴f(x)在[,10] 上是减函数
∴当x=时,f(x)有最大值f(
)=0
∴函数f (x)[,10]最大值为0
已知函数f(x)=2+log3x,定义域为[,81],求函数g(x)=[f(x)]2-f(x2)的最值,并指出g(x)取得最值时相应自变量x的取值.
正确答案
要使函数有意义,必须≤x≤81且
≤x2≤81,解得
≤x≤9
又y=(2+log3x)2-(2+log3x2)=(log3x)2+2log3x+2
令t=log3x,y=t2+2t+2=(t+1)2+1,由≤x≤9得-2≤t≤2,
当t=-1时,即x=时,ymin=1,当t=2时,即x=9时,ymax=10,
已知函数f(x)的定义域为[0,1],且满足下列条件:
①对于任意x∈[0,1],总有f(x)≥3,且f(1)=4;
②若x1≥0,x2≥0,x1+x2≤1,则有f(x1+x2)≥f(x1)+f(x2)-3.
(Ⅰ)求f(0)的值;
(Ⅱ)求证:f(x)≤4;
(Ⅲ)当x∈(,
](n=1,2,3,…)时,试证明:f(x)<3x+3.
正确答案
(Ⅰ)令x1=x2=0,
由①对于任意x∈[0,1],总有f(x)≥3,∴f(0)≥3(1分)
又由②得f(0)≥2f(0)-3,即f(0)≤3;(2分)
∴f(0)=3.(3分)
(Ⅱ)任取x1,x2∈[0,1],且设x1<x2,
则f(x2)=f[x1+(x2-x1)]≥f(x1)+f(x2-x1)-3,
因为x2-x1>0,所以f(x2-x1)≥3,即f(x2-x1)-3≥0,
∴f(x1)≤f(x2).(5分)
∴当x∈[0,1]时,f(x)≤f(1)=4.(6分)
(Ⅲ)证明:先用数学归纳法证明:f()≤
+3(n∈N*)
(1)当n=1时,f(1)=f()=4=1+3=
+3(2),不等式成立;(7分)
(3)假设当n=k时,f()≤
+3(k∈N*)(4)
由f()=f[
+(
+
)]≥f(
)+f(
+
)-3≥f(
)+f(
)+f(
)-6
得3f()≤f(
)+6≤
+9.
即f()≤
+3.
所以,当n=k+1时,不等式成立;(10分)
由(1)、(2)可知,不等式f()≤
+3对一切正整数都成立.(11分)
于是,当x∈(,
](n=1,2,3,)时,3x+3>3×
+3=
+3≥f(
),
所以,f(x)≤f()≤3x+3.(13分)
设函数f(x)=x2+mx(m为小于零的常数)的定义域是不等式x2-2x≤-x的解集,并且f(x)的最小值是-1.
(Ⅰ)解不等式x2-2x≤-x;
(Ⅱ)求m的值.
正确答案
(Ⅰ)解不等式得x(x-1)≤0,
得0≤x≤1,
(Ⅱ)根据题意,由(1)可得,函数f(x)定义域为[0,1](4分)
函数f(x)对称轴为x=-,讨论对称轴的情况.当-
<0时,最小值为f(0)=0,不符合题意.(6分)
当-≥1时,最小值为f(1)=1+m=-1,故得m=-2;(8分)
当0≤-≤1时,最小值为f(-
) =-
=-1,得m=±1,根据m的范围,故m=-1.(10分)
对于函数f(x)=a-
2
2x+1
(a∈R).
(1)探索函数f(x)的单调性;
(2)是否存在实数a使得f(x)为奇函数.
正确答案
(1)∵f(x)的定义域为R,设x1<x2,
则f(x1)-f(x2)=a--a+
=
,(3分)
∵x1<x2,∴2x1-2x2<0,(1+2x1)(1+2x2)>0,(5分)
∴f(x1)-f(x2)<0,
即f(x1)<f(x2),所以不论a为何实数f(x)总为增函数.(6分)
(2)假设存在实数a使f(x)为奇函数,∴f(-x)=-f(x)(7分)
即a-=-a+
,(9分)
解得:a=1,故存在实数a使f(x)为奇函数. (12分)
设函数f(x)=|x-a|-ax,其中0<a<1为常数
(1)解不等式f(x)<0;
(2)试推断函数f(x)是否存在最小值?若存在,求出其最小值;若不存在,说明理由.
正确答案
(1)不等式即为|x-a|<ax,0<a<1,若x≤0,则ax≤0,故不等式不成立;
若x>0,不等式化为(x-a)2<a2x2,即[(1+a)x-a][(1-a)x-a]<0,
由0<a<1可得,<x<
,故不等式解集为{x|
<x<
}.
(2)由条件得:f(x)=,
∵1>a>0,
∴-(1+a)<0,1-a>0,故函数f(x)在(-∞,a)上是减函数,且在[a,+∞)上是增函数.
故当 x=a 时,f(x)存在最小值f(a).
已知定义在(0,+∞)上的函数f(x)满足(1)x>1时,f(x)<0;(2)f()=1;(3)对任意的x、y∈(0,+∞),都有f(xy)=f(x)+f(y),求不等式f(x)+f(5-x)≥-2的解集.
正确答案
需先研究y=f(x)的单调性,任取x1、x2∈(0,+∞)且x1>x2,则>1.
f(x1)=f(•x2)=f(
)+f(x2),
∴f(x1)-f(x2)=f()<0.
∴f(x)在(0,+∞)上为减函数.
又f(1)=f(1)+f(1),则f(1)=0.
又∵f(1)=f(2)+f()=f(2)+1=0.
∴f(2)=-1.∴f(4)=2f(2)=-2.
∴原不等式等价于
解得{x|0<x≤1或4≤x<5}.
平面上有四点A、B、Q、P,其中A、B为定点,且|AB|=,P、Q为动点,满足|AP|=|PQ|=|QB|=1,△APB和△PQB的面积分别为m、n.
(1)求∠A=30°,求∠Q
(2) 求m2+n2的最大值.
正确答案
(1)由余弦定理得PB2=1+3-2cosA,PB2=1+1-2cosQ
∴4-2cosA=2-2cosQ,由A=30°求得cosQ=
∴Q=60
(2)m2+n2=(×1×
sinA)2+(
×1×1×sinQ)2=
sin2A+
(1-cos2Q)=-
(cosA-
)2+
∴当cosA=时,m2+n2的最大值为
二次函数f(x)的最小值为1,且f(0)=f(2)=3.
(1)求f(x)的解析式;
(2)若f(x)在区间[2a,a+1]上不单调,求a的取值范围.
正确答案
(1)∵f(x)为二次函数且f(0)=f(2),
∴对称轴为x=1.
又∵f(x)最小值为1,
∴可设f(x)=a(x-1)2+1,(a>0)
∵f(0)=3,
∴a=2,
∴f(x)=2(x-1)2+1,即f(x)=2x2-4x+3.
(2)由条件知f(x)的对称轴x=1穿过区间(2a,a+1)
∴2a<1<a+1,
∴0<a<.
设a为实数,函数f(x)=x|x-a|,其中x∈R.
(1)分别写出当a=0.a=2.a=-2时函数f(x)的单调区间;
(2)判断函数f(x)的奇偶性,并加以证明.
正确答案
(1)当a=0时,f(x)=x|x|=,
f(x)的单调递增区间为(-∞,+∞);(2分)
当a=2时,f(x)=f(x)的单调递增区间为(-∞,1)和(2,+∞);f(x)的单调递减区间为(1,2)
当a=-2时,f(x)=f(x)的单调递增区间为(-∞,-2)和(-1,+∞);f(x)的单调递减区间为(-2,-1)
(2)当a=0时,f(x)=x|x|,所以f(x)为奇函数
因为定义域为R关于原点对称,且f(-x)=-x|-x|=-f(x)
所以f(x)为奇函数
当a≠0时,f(x)=x|x-a|为非奇非偶函数,
f(a)=0,f(-a)=-a|2a|,所以f(-a)≠f(a),f(-a)≠-f(a)
所以f(x)是非奇非偶函数.
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