- 集合与函数的概念
- 共44150题
已知函数f(x)=log9(9x+1)+kx(k∈R)是偶函数.
(1)求k的值
(2)若函数y=f(x)的图象与直线y=x+b没有交点,求实数b的取值范围.
正确答案
(1)因为y=f(x)为偶函数,
所以∀x∈R,f(-x)=f(-x),
即log9(9-x+1)-kx=log9(9x+1)+kx对于∀x∈R恒成立.
即2kx=log9(9-x+1)-log9(9x+1)=log9-log9(9x+1)=-x恒成立
∴(2k+1)x=0恒成立,
∵x不恒为零,
∴k=-.
(2)由题意知方程log9(9x+1)-x=
x+b,即方程log9(9x+1)-x=b无解.
令g(x)=log9(9x+1)-x,则函数y=g(x)的图象与直线y=b无交点.
因为g(x)=log9=log9(1+
)
任取x1、x2∈R,且x1<x2,则0<9x1<9x2,从而>
.
于是log9(1+)>log9(1+
),即g(x1)>g(x2),
所以g(x)在(-∞,+∞)是单调减函数.
因为1+>1,所以g(x)=log9(1+
)>0.
所以b的取值范围是(-∞,0].
已知函数f(x)=的图象过点(0,
-1).
(1)求f(x)的解析式;
(2)设P1(x1,y1),P2(x2,y2)为y=f(x)的图象上两个不同点,又点P(xP,yP)满足:=
(
+
),其中O为坐标原点.试问:当xP=
时,yP是否为定值?若是,求出yP的值,若不是,请说明理由.
正确答案
(1)由题意知=
-1,
解得a=1,
∴f(x)=;
(2)=xP=
(x1+x2)⇒x1+x2=1⇒x2=1-x1yP=
(y1+y2)=
(
+
)=
(
+
)
=(
+
)=
(
+
)
=•1=
,
∴yp为定值.
证明:函数f(x)=x2-在区间(0,+∞)上是增函数.
正确答案
证明:由题意f′(x)=2x +
∵x∈(0,+∞)
∴f′(x)=2x +>0
故函数f(x)=x2-在区间(0,+∞)上是增函数.
已知二次函数f(x)的二次项系数为a,且不等式f(x)>2x的解集为(-1,3).
(1)若函数g(x)=x,f(x)在区间(-∞,)内单调递减,求a的取值范围;
(2)当a=-1时,证明方程f(x)=2x3-1仅有一个实数根.
(3)当x∈[0,1]时,试讨论|f(x)+(2a-1)x+3a+1|≤3成立的充要条件.
正确答案
(1)∵f(x)-2x>0的解集为(-1,3),
∴可设f(x)-2x=a(x+1)(x-3),且a<0,
因而f(x)=a(x+1)(x-3)+2x=ax2+2(1-a)x-3a①
g(x)=xf(x)=ax3+2(1-a)x2-3ax,
∵g(x)在区间 (-∞,)内单调递减,
∴g′(x)=3ax2+4(1-a)x-3a在 (-∞,)上的函数值非正,
由于a<0,对称轴 x=>0,
故g/()=
+
a(1-a)-3a≤0
注意到a<0,∴a2+4(1-a)-9≥0,
得a≤-1或a≥5(舍去)
故所求a的取值范围是(-∞,-1].
(2)当a=-1时,方程f(x)=2x3-1仅有一个实数根,即证方程2x3+x2-4x-4有且仅有一个实数根.
令h(x)=2x3+x2-4x-4,
由h′(x)=6x2+2x-4=0,得x=-1,或x=
由此易得函数h(x)=2x3+x2-4x-4在区间(-∞,-1),(,+∞)上单调递增,在区间(-1,
)上递减
h(x)的极大值h(-1)=-1<0
故函数h(x)的图象与x轴仅有一个交点,
∴当a=-1时,方程f(x)=2x3-1仅有一个实数根
(3)设r(x)=f(x)+(2a-1)x+3a+1=ax2+x+1,
r(0)=1,对称轴为x=-
由题意,得或
解得-5≤a<0
故使|f(x)+(2a-1)x+3a+1|≤3成立的充要条件为-5≤a<0
为了保护环境,发展低碳经济,某单位在国家科研部门的支持下,进行技术攻关,新上了把二氧化碳处理转化为一种可利用的化工产品的项目,经测算,该项目月处理成本y(元)与月处理量x(吨)之间的函数关系可近似的表示为:y=,且每处理一吨二氧化碳得到可利用的化工产品价值为200元,若该项目不获得,国家将给予补偿.
(I)当x∈[200,300]时,判断该项目能否获利?如果获利,求出最大利润;如果不获利,则国家每月至少需要补贴多少元才能使该项目不亏损?
(II)该项目每月处理量为多少吨时,才能使每吨的平均处理成本最低?
正确答案
(I)当x∈[200,300]时,设该项目获利为S,则
S=200x-(x2-200x+80000)=-
x2+400x-80000=-
(x-400)2;
当x∈[200,300]时,S<0,此时该项目不会获利;
当x=300时,S取得最大值-5000,所以,国家每月至少补贴5000元才能使该项目不亏损.
(II)由题意知,二氧化碳的每吨平均处理成本为:
=
,
则:①当x∈[120,144)时,=
x2-80x+5040=
(x-120)2+240,∴当x=120时,
取得最小值240;
②当x∈[144,500]时,=
x+
-200≥2
-200=200,
当且仅当x=
,即x=400时,
取得最小值200;
∵200<240,∴当每月处理量为400吨时,才能使每吨的平均处理成本最低.
已知函数f(x)=-2.
(1)若f(x)=3,求x的值;
(2)证明函数f(x)=-2在(0,+∞) 上是减函数.
正确答案
(1)∵f(x)=3,-2=3,∴x=
.
(2)证明:设x1,x2是(0,+∞)上的两个任意实数,且x1 <x2,
则f (x1)-f (x2)=-2-(
-2)=
-
=
.
因为0<x1<x2,所以x2-x1 >0,x1x2 >0.
所以f (x1)-f (x2)=>0,即f (x1)>f (x2),
所以f (x)=-2是 (0,+∞) 上的减函数.
已知g(x)=,x∈(0,+∞),是否存在实数a,b,使g(x)同时满足下列两个条件:(1)g(x)在(0,1)上是减函数,在[1,+∞)上是增函数;(2)g(x)的最小值是3.若存在,求出a、b,若不存在,说明理由.
正确答案
∵g(x)=,∴g′(x)=1-
∵g(x)在(0,1)上是减函数,在[1,+∞)上是增函数,
∴g′(1)=0,∴b=1
∵g(x)的最小值是3
∴g(1)=1+a+b=3,∴a=1
综上,a=1,b=1.
已知函数f(x)=
(1) 判断函数的奇偶性;
(2) 证明函数f(x)在[-1,0]为增函数,并判断它在[0,1]上的单调性;
(3) 求f(x)的最大值.
正确答案
(1)由1-x2≥0,得,即函数的定义域为x|-1≤x≤1,关于原点对称.
又f(x)=,则f(-x)=
=f(x)
所以函数f(x)=是偶函数.
(2)设-1≤x1<x2≤0,则f(x1)-f(x2)=-
=
==
=
因为-1≤x1<x2≤0,所以x2-x1>0,x2+x1<0,+
>0
所以<0
即f(x1)-f(x2)<0
所以f(x1)<f(x2)
故函数f(x)在[-1,0]上是增函数.
同理可得:函数f(x)在[0,1]上是减函数.
(3)因为函数f(x)在[-1,0]上是增函数,在[0,1]上是减函数,
所以当x=0时f(x)可取最大值,
即ymax=f(0)=1
已知函数f(x)的定义域是x≠0的一切实数,对定义域内的任意x1、x2,都有f(x1•x2)=f(x1)+f(x2),且当x>1时f(x)>0,f(2)=1,
(1)求证:f(x)是偶函数;
(2)证明f(x)在(0,+∞)上是增函数;
正确答案
(1)证明:令x1=x2=1,得f(1)=2f(1),
∴f(1)=0.
令x1=x2=-1,得f(-1)=0.
∴f(-x)=f(-1•x)=f(-1)+f(x)=f(x).
∴f(x)是偶函数.
(2)证明:设x2>x1>0,则
f(x2)-f(x1)=f(x1• )-f(x1)
=f(x1)+f()-f(x1)=f(
).
∵x2>x1>0,∴>1.
∴f( )>0,即f(x2)-f(x1)>0.
∴f(x2)>f(x1).
∴f(x)在(0,+∞)上是增函数.
设函数f(x)=tx2+2t2x+t-1(x∈R,t>0).
(I)求f (x)的最小值h(t);
(II)若h(t)<-2t+m对t∈(0,2)恒成立,求实数m的取值范围.
正确答案
(I)∵f(x)=t(x+t)2-t3+t-1(x∈R,t>0),
∴当x=-t时,f(x)取最小值f(-t)=-t2+t-1,
即h(t)=-t3+t-1;
(II)令g(t)=h(t)-(-2t+m)=-t3+3t-1-m,
由g′(t)=-3t2+3=0得t=1,t=-1(不合题意,舍去)
当t变化时g′(t)、g(t)的变化情况如下表:
∴g(t)在(0,2)内有最大值g(1)=1-m
h(t)<-2t+m在(0,2)内恒成立等价于g(t)<0在(0,2)内恒成立,
即等价于1-m<0
所以m的取值范围为m>1.
定义在(0,+∞)上的函数f(x)满足f(xy)=f(x)+f(y),且当x>1时,f(x)<0.
(1)求f(1);
(2)证明f(x)在(0,+∞)上单调递减;
(3)若关于x的不等式f(k•3x)-f(9x-3x+1)≥f(1)恒成立,求实数k的取值范围.
正确答案
(1)∵f(xy)=f(x)+f(y),
令x=y=1,
则F(1)=2f(1)
∴f(1)=0; (5分)
证明:(2)由f(xy)=f(x)+f(y)
可得f()=f(y)-f(x),
设x1>x2>0,f(x1)-f(x2)=f(),
>1,
∴f()<0,即f(x1)-f(x2)<0
∴f(x1)<f(x2),所以f(x)在(0,+∞)上单调递减;(10分)
(3)因为f(k•3x)-f(9x-3x+1)≥f(1),
所以f(k•3x)≥f(9x-3x+1),由(2)得(*)恒成立,
令t=3x>0,则(*)可化为t2-(k+1)t+1≥0对任意t>0恒成立,且k>0,
∴(k+1)2-4≤0
∴0<k≤1.(15分)
已知函数f(x)=x2+bx+c,且f(1)=0.
(1)若函数f(x)是偶函数,求f(x)的解析式;
(2)在(1)的条件下,求函数f(x)在区间[-1,3]上的最大值和最小值;
(3)要使函数f(x)在区间[-1,3]上单调递增,求b的取值范围.
正确答案
(1)∵函数为偶函数,
∴f(-x)=f(x),x∈R恒成立,
即:x2-bx+c=x2+bx+c
∴b=0
又∵f(1)=0.
∴c=-1
∴f(x)=x2-1;
(2)由(1)易知其对称轴为:x=0
∴当x=0时,f(x)min=-1,
当x=3时,f(x)max=8;
(3)∵函数f(x)在区间[-1,3]上单调递增
∴-≤-1,
∴b≥2
即b≥2时,f(x)在区间[-1,3]上是递增的.
已知函数f(x)=xm-,且f(4)=
.
(1)求m的值;
(2)判定f(x)的奇偶性;
(3)判断f(x)在(0,+∞)上的单调性,并给予证明.
正确答案
(1)因为f(4)=,所以4m-
=
,所以m=1.
(2)因为f(x)的定义域为{x|x≠0},又f(-x)=-x-=-(x-
)=-f(x),
所以f(x)是奇函数.
(3)任取x1>x2>0,则f(x1)-f(x2)=x1--(x2-
)=(x1-x2)(1+
),
因为x1>x2>0,所以x1-x2>0,1+>0,所以f(x1)>f(x2),
所以f(x)在(0,+∞)上为单调增函数.
设a>0,f(x)=+
是R上的偶函数.
(Ⅰ)求a的值;
(Ⅱ)证明:f(x)在(0,+∞)上是增函数.
正确答案
(1)∵a>0,f(x)=+
是R上的偶函数.
∴f(-x)=f(x),即+
=
+
,
∴+a•2x=
+
,
2x(a-)+
(a-
)=0,
∴(a-)(2x+
)=0,∵2x+
>0,a>0,
∴a-=0,解得a=1,或a=-1(舍去),
∴a=1;
(2)证明:由(1)可知f(x)=2x+,
∴f′(x)=2xln2-=2xln2(1-
)=2xln2(
)
∵x>0,
∴22x>1,
∴f'(x)>0,
∴f(x)在(0,+∞)上单调递增;
已知a是实数,函数f(x)=ax2+2x-3-a+.求函数y=f(x)在区间[0,1]上的最小值.
正确答案
由a≠0可知,二次函数f(x)=ax2+2x-3-a+
=a(x2+x+
)-
-3-a+
=a(x+)2-3-a(3分)
所以(1)当-<0,即a>0时,函数y=f(x)在区间[0,1]上是单调递增函数,
所以函数的最小值是f(0)=-a-3(5分)
(2)当->1,即-1<a<0时,函数y=f(x)在区间[0,1]上是单调递减函数,
所以函数的最小值是f(1)=-1(8分)
(3)当0<-≤1,即a≤-1时,函数y=f(x)在区间[0,1]上的最小值是f(
)=-a-3(10分)
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