问题: 高中数学
设a>0,f(x)=e^x/a+a/e^x是R上的偶函数,(1)求a的值(2)求证:f(x)在(0,+∞)上为增函数。
已知f(x)是定义域在[-1,1]的奇函数,且f(1)=1,若a,b∈[-1,1],a+b≠0时有(f(a)+f(b))/(a+b)>0。(1)判断函数f(x)在[-1,1]上的单调性(2)解不等式f(x+1/2)<f(1/(x-1))(3)若f(x)≤m^2-2am+1对所有x∈[-1,1],a∈[-1,1]恒成立,求m范围。
解答:
1.
设a>0,f(x)=e^x/a+a/e^x是R上的偶函数,
(1)求a的值
因为f(x)为偶函数,所以:f(-x)=f(x)
而f(-x)=e^-x/a+a/e^-x=a*e^x+(1/a)e^-x
所以:a*e^x+(1/a)e^-x=(e^x)/a+a*e^-x
===> [a-(1/a)]e^x-[a-(1/a)]e^-x=0
===> [a-(1/a)]*(e^x-e^-x)=0
上式与x的取值无关,所以:
a-(1/a)=0,且a>0
===> a=1
(2)求证:f(x)在(0,+∞)上为增函数。
由(1)知:f(x)=e^x+e^-x
令x1>x2>0
那么,f(x1)-f(x2)=[e^x1+e^-x1]-[e^x2+e^-x2]
=[e^x1-e^x2]+[e^-x1-e^-x2]
=(e^x1-e^x2)-(e^x1-e^x2)/e^(x1+x2)
=(e^x1-e^x2)*[1-1/e^(x1+x2)]
因为y=e^x为增函数,且在x>0时,y>1
所以,e^x1>e^x2,1/e^(x1+x2)<1
所以,上式中:(e^x1-e^x2)>0、[1-1/e^(x1+x2)]>0
所以,f(x1)>f(x2)
所以,f(x)为增函数。
2.
已知f(x)是定义域在[-1,1]的奇函数,且f(1)=1,若a,b∈[-1,1],a+b≠0时有(f(a)+f(b))/(a+b)>0。
(1)判断函数f(x)在[-1,1]上的单调性
假设在[-1,1]上,有x1>x2。那么:
[f(x1)+f(-x2)]/(x1-x2)>0
因为f(x)为奇函数,所以:
===> [f(x1)-f(x2)]/(x1-x2)>0
===> f(x1)-f(x2)>0
===> f(x1)>f(x2)
所以,f(x)为单调增函数
(2)解不等式f(x+1/2)<f(1/(x-1))
首先,确定函数的定义域是在[-1,1]上,所以:
-1≤x+1/2≤1 ===> -3/2≤x≤1/2……………………………(1)
-1≤1/(x-1)≤1 ===> x≤0或者x≥1…………………………(2)
联立(1)(2)得到:-3/2≤x≤0…………………………………(3)
又由(1)知,函数f(x)为单调增函数,所以:
x+1/2<1/(x-1)
===> (x+1/2)-1/(x-1)<0
===> [x^-(1/2)x-(3/2)]/(x-1)<0
===> (x-3/2)*(x+1)*(x-1)<0
===> x<-1或者1<x<3/2…………………………………………(4)
联立(3)(4)得到:
-3/2≤x<-1
(3)若f(x)≤m^2-2am+1对所有x∈[-1,1],a∈[-1,1]恒成立,求m范围。
因为f(x)在[-1,1]上是奇函数。且,已知f(1)=1.所以:
f(-1)=-f(1)=-1
且f(x)为单调增函数。所以,f(x)∈[-1,1]
即,f(x)在[-1,1]上的最大值为1
现,f(x)≤m^2-2am+1对所有x∈[-1,1],a∈[-1,1]恒成立,也就是说,函数g(m)=m^2-2am+1在a∈[-1,1]时的最小值为1
所以,在a∈[-1,1]时,m^2-2am≥0
===> m(m-2a)≥0
若a∈[0,1],则:
===> m≥2a或者m≤0…………………………………………(1)
若a∈[-1,0],则:
===> m≥0或者m≤2a…………………………………………(2)
联立(1)(2),且a∈[-1,1]有:
m≥2或者m≤-2
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