精英家教网 > 高中数学 > 题目详情
已知函数f(x)=
a
a2-1
(ax-a-x)
,其中a>0且a≠1.
(1)分别判断f(x)在(-∞,+∞)上的单调性;
(2)比较f(1)-1与f(2)-2、f(2)-2与f(3)-3的大小,由此归纳出一个更一般的结论,并证明;
(3)比较
f(1)
1
f(2)
2
f(2)
2
f(3)
3
的大小,由此归纳出一个更一般的结论,并证明.
分析:(1)先求导,再判导数的符号.
(2)直接计算f(1)-1与f(2)-2、f(2)-2与f(3)-3,进行比较.比较大小可用做差比较法.
归纳一般的结论,构造函数利用单调性进行证明.
(3)利用基本不等式和做差比较法比较大小,归纳结论,构造函数进行证明.
解答:解:(1)f/(x)=
a
a2-1
(ax+a-x)lna

若0<a<1,则
a
a2-1
<0
,lna<0,所以f/(x)>0;
若a>1,则
a
a2-1
>0
,lna>0,所以f/(x)>0,
因此,任意a>0且a≠1,都有f/(x)>0,f(x)在(-∞,+∞)上的单调递增.
(2)直接计算知f(1)-1=0,f(2)-2=a+a-1-2,f(3)-3=a2+a-2-2,
根据基本不等式a+a-1-2>0,所以f(2)-2>f(1)-1,
又因为(a2+a-2-2)-(a+a-1-2)=[(a+a-1)2-(
a
-
a-1
)2]=(
a
-
a-1
)2(a+a-1+1)
=
1
a
(a-1)2(a+a-1+1)>0

所以f(3)-3>f(2)-2.
假设?x>0,f(x+1)-(x+1)>f(x)-x.
记g(x)=[f(x+1)-(x+1)]-[f(x)-x]
a
a2-1
[(ax+1-a-x-1)-(ax-a-x)]-1=
ax+1+a-x
a+1
-1
g/(x)=
ax+1-a-x
a+1
lna
.与(1)类似地讨论知,对?x>0和?a>0且a≠1都有g/(x)>0,g(x)在[0,+∞)上的单调递增,g(0)=0,
所以g(x)>g(0)=0,即?x>0,f(x+1)-(x+1)>f(x)-x.
(3)
f(1)
1
=1
f(2)
2
=
1
2
(a+a-1)
f(3)
3
=
a2+1+a-2
3

根据基本不等式
f(2)
2
=
1
2
(a+a-1)>1=
f(1)
1
f(3)
3
-
f(2)
2
f(3)
3
-[
f(2)
2
]2=
(a-a-1)2
12
>0

所以
f(3)
3
f(2)
2
f(1)
1

假设?x>0,
f(x+1)
x+1
f(x)
x

g(x)=
f(x)
x
,x>0,g/(x)=
xf/(x)-f(x)
x2
a
x2
×
x(ax+a-x)lna-(ax-a-x)
a2-1

h(x)=
x(ax+a-x)lna-(ax-a-x)
a2-1

则h(0)=0且h/(x)=
x(ax-a-x)ln2a
a2-1

类似(1)的讨论知h/(x)=
x(ax-a-x)ln2a
a2-1
>0

从而h(x)>h(0)=0,g/(x)>0,g(x)在R+上单调增加,
所以?x>0,
f(x+1)
x+1
f(x)
x
点评:本题考查比较大小、归纳推理、函数单调性的证明及应用,综合性强,难度较大.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中数学 来源: 题型:

已知函数f(x)=a-
12x+1

(1)求证:不论a为何实数f(x)总是为增函数;
(2)确定a的值,使f(x)为奇函数;
(3)当f(x)为奇函数时,求f(x)的值域.

查看答案和解析>>

科目:高中数学 来源: 题型:

已知函数f(x)
a-x  ,x≤0
1  ,0<x≤3
(x-5)2-a,x>3
(a>0且a≠1)图象经过点Q(8,6).
(1)求a的值,并在直线坐标系中画出函数f(x)的大致图象;
(2)求函数f(t)-9的零点;
(3)设q(t)=f(t+1)-f(t)(t∈R),求函数q(t)的单调递增区间.

查看答案和解析>>

科目:高中数学 来源: 题型:

已知函数f(x)=a-
1
2x+1
,若f(x)为奇函数,则a=(  )
A、
1
2
B、2
C、
1
3
D、3

查看答案和解析>>

科目:高中数学 来源: 题型:

已知函数f(x)=
a(x-1)x2
,其中a>0.
(I)求函数f(x)的单调区间;
(II)若直线x-y-1=0是曲线y=f(x)的切线,求实数a的值;
(III)设g(x)=xlnx-x2f(x),求g(x)在区间[1,e]上的最小值.(其中e为自然对数的底数)

查看答案和解析>>

科目:高中数学 来源: 题型:

已知函数f(x)=a-
12x-1
,(a∈R)
(1)求f(x)的定义域;
(2)若f(x)为奇函数,求a的值;
(3)考察f(x)在定义域上单调性的情况,并证明你的结论.

查看答案和解析>>

同步练习册答案