已知函數(shù)f(x)的定義域為(0,+∞),若y=在(0,+∞)上為增函數(shù),則稱f(x)為“一階比增函數(shù)”;若y=在(0,+∞)上為增函數(shù),則稱f(x)為“二階比增函數(shù)”.我們把所有“一階比增函數(shù)”組成的集合記為Ω1,所有“二階比增函數(shù)”組成的集合記為Ω2
(Ⅰ)已知函數(shù)f(x)=x3-2hx2-hx,若f(x)∈Ω1,且f(x)∉Ω2,求實數(shù)h的取值范圍;
(Ⅱ)已知0<a<b<c,f(x)∈Ω1且f(x)的部分函數(shù)值由下表給出,
xabca+b+c
f(x)ddt4
求證:d(2d+t-4)>0;
(Ⅲ)定義集合Φ={f(x)|f(x)∈Ω2,且存在常數(shù)k,使得任取x∈(0,+∞),f(x)<k},請問:是否存在常數(shù)M,使得?f(x)∈Φ,?x∈(0,+∞),有f(x)<M成立?若存在,求出M的最小值;若不存在,說明理由.
【答案】分析:(I)根據(jù)f(x)為“一階比增函數(shù)”不是“二階比增函數(shù)”.可得g(x)==x2-2hx-h,在(0,+∞)是增函數(shù),且h(x)==x-2h-在(0,+∞)不是增函數(shù),根據(jù)二次函數(shù)的圖象和性質(zhì)及導(dǎo)數(shù)法,可求出實數(shù)h的取值范圍;
(Ⅱ)根據(jù)f(x)為“一階比增函數(shù)”,且0<a<b<c,結(jié)合表中數(shù)據(jù)可得f(a)=d<,f(b)=d<,f(c)=t<,根據(jù)不等式的性質(zhì)可證得d(2d+t-4)>0;
(Ⅲ)根據(jù)f(x)為“二階比增函數(shù)”,我們先證明f(x)≤0對x∈(0,+∞)成立,再證明f(x)=0在(0,+∞)上無解,綜合兩個證明結(jié)果,可得答案.
解答:解:(I)因為f(x)∈Ω1,且f(x)∉Ω2,
即g(x)==x2-2hx-h,在(0,+∞)是增函數(shù),所以h≤0  …(2分)
而h(x)==x-2h-在(0,+∞)不是增函數(shù),
又∵h(yuǎn)′(x)=1+,且
當(dāng)h(x)是增函數(shù)時,有h≥0,所以當(dāng)h(x)不是增函數(shù)時,h<0
綜上,得h<0                          …(4分)
證明:(Ⅱ) 因為f(x)∈Ω1,且0<a<b<c<a+b+c,
所以=,所以f(a)=d<,
同理可證f(b)=d<,f(c)=t<
三式相加得f(a)+f(b)+f(c)=2d+t<=4
所以2d+t-4<0                        …(6分)
因為,所以d()<0
而0<a<b,所以d<0
所以d(2d+t-4)>0                                …(8分)
(Ⅲ) 因為集合Φ={f(x)|f(x)∈Ω2,且存在常數(shù)k,使得任取x∈(0,+∞),f(x)<k},
所以?f(x)∈Φ,存在常數(shù)k,使得 f(x)<k 對x∈(0,+∞)成立
我們先證明f(x)≤0對x∈(0,+∞)成立
假設(shè)?x∈(0,+∞),使得f(x)>0,
=m>0
因為f(x)是二階比增函數(shù),即是增函數(shù).
所以當(dāng)x>x時,=m,所以f(x)>mx2
所以一定可以找到一個x1>x,使得f(x1)>mx12>k
這與f(x)<k 對x∈(0,+∞)成立矛盾                 …(11分)
即f(x)≤0對x∈(0,+∞)成立
所以?f(x)∈Φ,f(x)≤0對x∈(0,+∞)成立
下面我們證明f(x)=0在(0,+∞)上無解
假設(shè)存在x2>0,使得f(x2)=0,
則因為f(x)是二階增函數(shù),即是增函數(shù)
一定存在x3>x2>0,使=0,這與上面證明的結(jié)果矛盾
所以f(x)=0在(0,+∞)上無解
綜上,我們得到?f(x)∈Φ,f(x)<0對x∈(0,+∞)成立
所以存在常數(shù)M≥0,使得?f(x)∈Φ,?x∈(0,+∞),有f(x)<M成立
又令f(x)=-(x>0),則f(x)<0對x∈(0,+∞)成立,
又有=在(0,+∞)上是增函數(shù),所以f(x)∈Φ,
而任取常數(shù)k<0,總可以找到一個xn>0,使得x>xn時,有有f(x)>k
所以M的最小值 為0       …(16分)
點評:本題考查的知識點是函數(shù)的單調(diào)性,導(dǎo)數(shù)的幾何意義,全稱命題,熟練掌握導(dǎo)數(shù)法在確定函數(shù)單調(diào)性和最值時的答題步驟是解答的關(guān)鍵.本題難度較大,運(yùn)算量繁雜.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

已知函數(shù)f(x)=log3
3
x
1-x
,M(x1,y1),N(x2,y2)
是f(x)圖象上的兩點,橫坐標(biāo)為
1
2
的點P滿足2
OP
=
OM
+
ON
(O為坐標(biāo)原點).
(Ⅰ)求證:y1+y2為定值;
(Ⅱ)若Sn=f(
1
n
)+f(
2
n
)+…+f(
n-1
n
)
,其中n∈N*,且n≥2,求Sn
(Ⅲ)已知an=
1
6
,                          n=1
1
4(Sn+1)(Sn+1+1)
,n≥2
,其中n∈N*,Tn為數(shù)列{an}的前n項和,若Tn<m(Sn+1+1)對一切n∈N*都成立,試求m的取值范圍.

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

下列說法正確的有( 。﹤.
①已知函數(shù)f(x)在(a,b)內(nèi)可導(dǎo),若f(x)在(a,b)內(nèi)單調(diào)遞增,則對任意的?x∈(a,b),有f′(x)>0.
②函數(shù)f(x)圖象在點P處的切線存在,則函數(shù)f(x)在點P處的導(dǎo)數(shù)存在;反之若函數(shù)f(x)在點P處的導(dǎo)數(shù)存在,則函數(shù)f(x)圖象在點P處的切線存在.
③因為3>2,所以3+i>2+i,其中i為虛數(shù)單位.
④定積分定義可以分為:分割、近似代替、求和、取極限四步,對求和In=
n
i=1
f(ξi)△x
中ξi的選取是任意的,且In僅于n有關(guān).
⑤已知2i-3是方程2x2+px+q=0的一個根,則實數(shù)p,q的值分別是12,26.

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

已知函數(shù)f(x)=sin(2x-
π
6
),g(x)=sin(2x+
π
3
),直線y=m與兩個相鄰函數(shù)的交點為A,B,若m變化時,AB的長度是一個定值,則AB的值是( 。

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

(Ⅰ)已知函數(shù)f(x)=x3-x,其圖象記為曲線C.
(i)求函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間;
(ii)證明:若對于任意非零實數(shù)x1,曲線C與其在點P1(x1,f(x1))處的切線交于另一點P2(x2,f(x2)),曲線C與其在點P2(x2,f(x2))處的切線交于另一點P3(x3,f(x3)),線段P1P2,P2P3與曲線C所圍成封閉圖形的面積記為S1,S2.則
S1S2
為定值;
(Ⅱ)對于一般的三次函數(shù)g(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0),請給出類似于(Ⅰ)(ii)的正確命題,并予以證明.

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科目:高中數(shù)學(xué) 來源: 題型:

已知函數(shù)f(x)=x3-ax+b存在極值點.
(1)求a的取值范圍;
(2)過曲線y=f(x)外的點P(1,0)作曲線y=f(x)的切線,所作切線恰有兩條,切點分別為A、B.
(。┳C明:a=b;
(ⅱ)請問△PAB的面積是否為定值?若是,求此定值;若不是求出面積的取值范圍.

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同步練習(xí)冊答案