已知函数f(x)=1-x1+x2ex.(Ⅰ)求f(x)的单调区间;(Ⅱ)证明:当f(x1)=f(x2)(x1≠x2)时,x1+x2<0.-数学

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已知函数f(x)=1-x1+x2ex.(Ⅰ)求f(x)的单调区间;(Ⅱ)证明:当f(x1)=f(x2)(x1≠x2)时,x1+x2<0.-数学

题目详情

已知函数f(x)=
1-x
1+x2
ex

(Ⅰ)求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)证明:当f(x1)=f(x2)(x1≠x2)时,x1+x2<0.
题型:解答题难度:中档来源:湖南

答案

(I)易知函数的定义域为R.
f(x)=(class="stub"1-x
1+x2
)ex+class="stub"1-x
1+x2
ex
=
x2-2x-1
(1+x2)2
ex+class="stub"1-x
1+x2
ex
=
-x[(x-1)2+2]
(1+x2)2
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class="stub"1-x
1+x2
<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class="stub"1-x
1+x2
ex
class="stub"1+x
1+x2
e-x
.此不等式等价于(1-x)ex-class="stub"1+x
ex
<0

令g(x)=(1-x)ex-class="stub"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.
(1-x)ex-class="stub"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.

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