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> 设M是由满足下列条件的函数f(x)构成的集合:“①方程f(x)-x=0有实数根;②函数f(x)的导数f'(x)满足0<f'(x)<1.”(1)判断函数f(x)=x3+cosx4是否
设M是由满足下列条件的函数f(x)构成的集合:“①方程f(x)-x=0有实数根;②函数f(x)的导数f'(x)满足0<f'(x)<1.”(1)判断函数f(x)=x3+cosx4是否
题目简介
设M是由满足下列条件的函数f(x)构成的集合:“①方程f(x)-x=0有实数根;②函数f(x)的导数f'(x)满足0<f'(x)<1.”(1)判断函数f(x)=x3+cosx4是否
题目详情
设M是由满足下列条件的函数f(x)构成的集合:“①方程f(x)-x=0有实数根;②函数f(x)的导数f'(x)满足0<f'(x)<1.”
(1)判断函数
f(x)=
x
3
+
cosx
4
是否是集合M中的元素,并说明理由;
(2)集合M中的元素f(x)具有下面的性质:若f(x)的定义域为D,则对于任意[m,n]30D,都存在-15P[m,n],使得等式f(n)-f(m)=(n-m)f'(x
0
)成立”,试用这一性质证明:方程f(x)-x=0只有一个实数根;
(3)设
1
5
是方程f(x)-x=0的实数根,求证:对于f(x)定义域中任意的x
2
,x
3
,当|x
2
-x
1
|<1,且|x
3
-x
1
|<1时,|f(x
3
)-f(x
2
)|<2.
题型:解答题
难度:中档
来源:不详
答案
(I)因为
f′(x)=
class="stub"1
3
-
class="stub"sinx
4
,所以f′(x)∈[
class="stub"1
12
,
class="stub"7
12
],满足条件0<f′(x)<1,
又因为当x=0时,f(0)-0=1>0,f(π)-π=-1-π<0,
所以方程f(x)-x=0有实数根.
所以函数
f(x)=
class="stub"x
3
+
class="stub"cosx
4
是的集合M中的元素.(3分)
(II)假设方程f(x)-x=0存在两个实数根α,β(α≠β),
则f(α)-α=0,f(β)-β=0不妨设α<β,根据题意存在数c⊆(α,β)
使得等式f(β)-f(α)=(β-α)f'(c)成立.
因为f(α)=α,f(β)=β,且α≠β,
所以f'(c)=1,
与已知0<f'(x)<1矛盾,
所以方程f(x)-x=0只有一个实数根;(8分)
(III)不妨设x
2<x
3,因为f'(x)>0,
所以f(x)为增函数,
所以f(x
2)<f(x
3),
又因为f'(x)-1<0,
所以函数f(x)-x为减函数,
所以f(x
2)-x
2>f(x
3)-x
3,
所以0<f(x
3)-f(x
2)<x
3-x
2,
即|f(x
3)-f(x
2)|<|x
3-x
2|,
所以|f(x
3)-f(x
2)|<|x
3-x
2|=|x
3-x
1-(x
2-x
1)|≤|x
3-x
1|+|x
2-x
1|<2(14分)
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