- 集合与函数的概念
- 共44150题
已知函数|f(x)|=|x|的最大值为M,g(x)=x2-(2a+1)x+a2+M,a∈R.
(1)求M的值;
(2)解关于x的不等式g(x)>x.
正确答案
(1)|f(x)|=|x|=
=
,
∴M=1
(2)M=1,∴g(x)>x可化为x2-2(a+1)x+a2+1>0即[x-(a+1)]2>2a,
若a<0,则x∈R;
若a=0,则x≠1;
若a>0,则|x-(a+1)|>
∴x>a++1或x<a-
+1
如果函数f(x)满足:对任意实数a,b都有f(a+b)=f(a)f(b),且f(1)=2,则+
+
+
+…+
=______.
正确答案
因为f(a+b)=f(a)f(b),且f(1)=2,
所以f(a+1)=f(a)f(1)=2f(a),
得到=2,
所以+
+
+
+…+
=2×2009=4018
故答案为:4018
A、B两城相距100km,在两城之间,距A城x km处的地方建一核电站给A、B两城供电,为保证城市安全.核电站离城市距离不得少于10km.已知供电费y与供电距离x有如下关系:y=5x2+(100-x)2
(1)求x的范围;
(2)核电站建在距A城多远,才能使供电费用最少,试求出最少的供电费用.
正确答案
(1)因为A、B两城相距100km,在两城之间,距A城x km处的地方建一核电站给A、B两城供电,
为保证城市安全.核电站离城市距离不得少于10km.
所以x的取值范围为10≤x≤90; …2分
(2)由y=5x2+(100-x)2=
x2-500x+25000
=(x-
)2+
…6分
又 10<<90
故当x=米时,y最小.…8分
答:故当核电站建在距A城米时,才能使供电费用最小为
…9分.
已知函数f(x)的定义域为{x|x≠kπ,k∈Z},且对于定义域内的任何x、y,有f(x-y)=成立,且f(a)=1(a为正常数),当0<x<2a时,f(x)>0.
(1)判断f(x)奇偶性;
(2)求f (x)在[2a,3a]上的最小值和最大值.
正确答案
(1)∵定义域{x|x≠kπ,k∈Z}关于原点对称,
又f(-x)=f[(a-x)-a]
==
=
==-f(x),
对于定义域内的每个x值都成立
∴f(x)为奇函数
易证:f(x+4a)=f(x),周期为4a.
(2)f(2a)=f(a+a)=f[a-(-a)]
==
=0,
f(3a)=f(2a+a)=f[2a-(-a)]
==
=-1.
先证明f(x)在[2a,3a]上单调递减为此,必须证明x∈(2a,3a)时,f(x)<0,
设2a<x<3a,则0<x-2a<a,
∴f(x-2a)==
>0,∴f(x)<0
设2a<x1<x2<3a,
则0<x2-x1<a,∴f(x1)<0f(x2)<0,f(x2-x1)>0,
∴f(x1)-f(x2)=>0,∴f(x1)>f(x2),
∴f(x)在[2a,3a]上单调递减
∴f(x)在[2a,3a]上的最大值为f(2a)=0,最小值为f(3a)=-1
已知函数f(x)=.
(1)判断其奇偶性;
(2)指出该函数在区间(0,1)上的单调性并证明;
(3)利用(1)、(2)的结论,指出该函数在(-1,0)上的增减性.
正确答案
(1)函数的定义域为R
∵f(-x)==-
=-f(x)
∴f(x)是奇函数;
(2)函数f(x)在(0,1)上是增函数
证明:任取x1、x2满足0<x1<x2<1则
f(x1)-f(x2)=-
=
∵0<x1<x2<1,
∴x1-x2<0,0<x1x2<1,
∴f(x1)<f(x2)
因此函数f(x)在(0,1)上是递增函数;
(3)由于f(x)是R上的奇函数,在(0,1)上又是递增函数,
因而该函数在(-1,0)上也是增函数.
已知函数f(x)=
(1)试求f()+f(
)(n∈N*)的值;
(2)若数列{an}满足an=f(0)+f()+f(
)+…+f(
)+f(1)(n∈N*),求数列{an}的通项公式;
(3)若数列{bn}满足bn=2n+1•an,Sn是数列{bn}前n项的和,是否存在正实数k,使不等式knSn>4bn对于一切的n∈N*恒成立?若存在指出k的取值范围,并证明;若不存在说明理由.
正确答案
(本小题满分16分)
(1)∵f(x)+f(1-x)=+
=
+
=1
∴f()+f(
)=1.(5分)
(2)∵an=f(0)+f()+f(
)+…+f(
)+f(1)(n∈N*),①
∴an=f(1)+f()+f(
)+…+f(
)+f(0)(n∈N*),②
由(1),知 f()+f(
)=1,
∴①+②,得2an=n+1,
∴an=.(10分)
(3)∵bn=2n+1•an,∴bn=(n+1)•2n,
∴Sn=2•21+3•22+4•23+…+(n+1)•2n,①
∴2Sn=2•22+3•23+4•24+…+n•2n+(n+1)•2n+1,②
①-②得-Sn=4+22+23+…+2n-(n+1)•2n+1,
即Sn=n•2n+1,(12分)
要使得不等式knSn>4bn恒成立,即kn2-2n-2>0对于一切的n∈N*恒成立,
n=1时,k-2-2>0成立,即k>4.
设g(n)=kn2-2n-2,
当k>4时,由于对称轴直线n=<1,且 g(1)=k-2-2>0,而函数f(x)在[1,+∞) 是增函数,
∴不等式knSn>bn恒成立,
即当k>4时,不等式knSn>bn对于一切的n∈N*恒成立 …(16分)
a是实数,f(x)=a-(x∈R),用定义证明:对于任意a,f(x)在R上为增函数.
正确答案
证明:设x1,x2∈R,x1<x2,则
f(x1)-f(x2)=(a-)-(a-
)-------------(2分)
=-
=
,-----------------(4分)
∵指数函数y=2x在R上是增函数,且x1<x2,
∴2x1<2x2,可得2x1-2x2<0,---------------------(6分)
又∵2x>0,得2x1+1>0,2x2+1>0,--------------(8分)
∴f(x1)-f(x2)<0即f(x1)<f(x2),
由此可得,对于任意a,f(x)在R上为增函数.----------(10分)
已知f(x)=x2,g(x)=()x-m,若对任意x1∈[0,2],存在x2∈[1,2],使得f(x1)≥g(x2),则实数m的取值范围是______.
正确答案
若对意x1∈[0,2],存在x2∈[1,2],使得f(x1)≥g(x2)成立成立
只需f(x)min≥g(x)min,
∵x1∈[0,2],f(x)=x2∈[0,4],即f(x)min=0
x2∈[1,2],g(x)=(
1
2
)x-m∈[-m,
-m]
∴g(x)min=-m
∴0≥-m
∴m≥
故答案为:m≥
函数y= 的单调增区间是______.
正确答案
函数y= 的定义域为[1,3]
∵函数t=-3+4x-x2在区间[1,2]上为增函数
故函数y= 的单调增区间是[1,2]
故答案为:[1,2]
已知f(x)是R上的减函数,则满足f(2x-1)<f(1)的实数x的取值范围是______.
正确答案
因为f(x)是R上的减函数,且f(2x-1)<f(1),
所以2x-1>1,解得x>1.
所以满足f(2x-1)<f(1)的实数x的取值范围是(1,+∞).
故答案为:(1,+∞).
已知函数f(x)=ex.
(Ⅰ)求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)证明:当f(x1)=f(x2)(x1≠x2)时,x1+x2<0.
正确答案
(I)易知函数的定义域为R.
f′(x)=()′ex+
ex=
ex+
ex=
ex,
当x<0时,f′(x)>0;当x>0时,f′(x)<0.∴函数f(x)的单调递增区间为(-∞,0),单调递减区间为(0,+∞).
(II)当x<1时,由于<0,ex>0,得到f(x)>0;同理,当x>1时,f(x)<0.
当f(x1)=f(x2)(x1≠x2)时,不妨设x1<x2.
由(I)可知:x1∈(-∞,0),x2∈(0,1).
下面证明:∀x∈(0,1),f(x)<f(-x),即证ex<
e-x.此不等式等价于(1-x)ex-
<0.
令g(x)=(1-x)ex-,则g′(x)=-xe-x(e2x-1).
当x∈(0,1)时,g′(x)<0,g(x)单调递减,∴g(x)<g(0)=0.
即(1-x)ex-<0.
∴∀x∈(0,1),f(x)<f(-x).
而x2∈(0,1),∴f(x2)<f(-x2).
从而,f(x1)<f(-x2).
由于x1,-x2∈(-∞,0),f(x)在(-∞,0)上单调递增,
∴x1<-x2,即x1+x2<0.
已知多项式f(n)=n5+
n4+
n3-
n.
(Ⅰ)求f(-1)及f(2)的值;
(Ⅱ)试探求对一切整数n,f(n)是否一定是整数?并证明你的结论.
正确答案
(Ⅰ)f(-1)=-+
-
+
=0
f(2)=×25+
×24+
×23-
×2 =17
(Ⅱ)(1)先用数学归纳法证明:对一切正整数n,f(n)是整数.
①当n=1时,f(1)=1,结论成立.
②假设当n=k(k≥1,k∈N)时,结论成立,即f(k)=k5+
k4+
k3-
k是整数,则当n=k+1时,f(k+1)=
(k+1)5+
(k+1)4+
(k+1)3-
(k+1)=
+
+
-
(k+1)
=f(k)+k4+4k3+6k2+4k+1
根据假设f(k)是整数,而k4+4k3+6k2+4k+1显然是整数.
∴f(k+1)是整数,从而当n=k+1时,结论也成立.
由①、②可知对对一切正整数n,f(n)是整数.…(7分)
(2)当n=0时,f(0)=0是整数.…(8分)
(3)当n为负整数时,令n=-m,则m是正整数,由(1)f(m)是整数,
所以f(n)=f(-m)=(-m)5+
(-m)4+
(-m)3-
(-m)=-
m5+
m4-
m3+
m=-f(m)+m4是整数.
综上,对一切整数n,f(n)一定是整数.…(10分)
已知函数f1(x)=,f2(x)=(
)|x-m|其中m∈R且m≠o.
(1)判断函数f1(x)的单调性;
(2)若m<一2,求函数f(x)=f1(x)+f2(x)(x∈[-2,2])的最值;
(3)设函数g(x)=当m≥2时,若对于任意的x1∈[2,+∞),总存在唯一的x2∈(-∞,2),使得g(x1)=g(x2)成立.试求m的取值范围.
正确答案
(1)∵f′1(x)=
则当m>0时,在(-2,2)上函数f1(x)单调递增;在(-∞,-2)及(2,+∞)上单调递减.
当m<0时,在(-2,2)上函数f1(x)单调递减;在(-∞,-2)及(2,+∞)上单调递增;
(2)由m<-2,-2≤x≤2,得x-m>0,则f2(x)=(
1
2
)x-m=2m•(
1
2
)x,
∴f(x)=f1(x)+f2(x)=+2m•(
)x
由(1)知,当m<-2,-2≤x≤2时,f1(x)在[-2,2]上是减函数,而f2(x)=2m•()x在[-2,2]上也是减函数,
∴当x=-2时,f(x)取最大值4•2m-=2m+2-
,当x=2时,f(x)取最小值2m-2+
;
(3)当m≥2时,g(x1)=f1(x1)=,
由(1)知,此时函数g(x1)在[2,+∞)上是减函数,
从而g(x1)∈(0,f1(2)),即g(x1)∈(0,]
若m≥2,由于x2<2,
则g(x2)=f2(x2)=()|x2-m|=(
)|m-x2|=(
)m•2x2,
∴g(x2)在(-∞,2)上单调递增,
从而g(x2)∈(0,f2(2))
即g(x2)∈(0,()m-2)
要使g(x1)=g(x2)成立,
只需<(
)m-2,即
-(
)m-2<0成立即可
由函数h(m)=-(
)m-2在[2,+∞)上单调递增,
且h(4)=0,得m<4,
所以2≤m<4
已知二次函数f(x)=(lga)x2+2x+4lga的最大值是3,求a的值.
正确答案
根据二次函数有最大值可知lga<0
而二次函数的最大值为=
=3
即4(lga)2-3lga-1=0
解得:lga=1(舍去),lga=-
即a=10-14
设f(x)是定义在R上的函数,对任意实数m、n,都有f(m)•f(n)=f(m+n),且当x<0时,f(x)>1.
(1)证明:①f(0)=1;②当x>0时,0<f(x)<1;③f(x)是R上的减函数;
(2)设a∈R,试解关于x的不等式f(x2-3ax+1)•f(-3x+6a+1)≥1.
正确答案
(1)①证明:在f(m)•f(n)=f(m+n)中,
令m=n=0
得f(0)•f(0)=f(0+0)即f(0)=f(0)•f(0).
∴f(0)=0或f(0)=1,
若f(0)=0,则当x<0时,
有f(x)=f(x+0)=f(x)•f(0)=0,
与题设矛盾,
∴f(0)=1.
②当x>0时,-x<0,由已知得f(-x)>1,
又f(0)=f[x+(-x)]=f(x)•f(-x)=1,f(-x)>1,
∴0<f(x)=<1,即x>0时,0<f(x)<1.
③任取x1<x2,则f(x1)=f(x1-x2+x2)=f(x1-x2)•f(x2),
∵x1-x2<0,
∴f(x1-x2)>1,又由(1)(2)及已知条件知f(x2)>0,
∴f(x1-x2)=>1
∴f(x1)>f(x2),
∴y=f(x)在定义域R上为减函数.
(2)f(x2-3ax+1)•f(-3x+6a+1)=f(x2-3ax+1-3x+6a+1)=f[x2-3(a+1)x+2(3a+1)]
又f(0)=1,f(x)在R上单调递减,
∴原不等式等价于x2-3(a+1)x+2(3a+1)≤0
不等式可化为(x-2)[x-(3a+1)]≤0
当2<3a+1,即a>时,不等式的解集为{x|2≤x≤3a+1};
当2=3a+1,即a=时,(x-2)2≤0,不等式的解集为{2};
当2>3a+1,即a<时,不等式的解集为{x|3a+1≤x≤2}.
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