题目内容

(1)利用定义证明:函数f(x)=x3-3x在[0,1]上单调递减,在[1,+∞)上单调递增;
(2)设x0是方程x3-3x=100的正实数解,利用(1)的结论,求证:4<x0<5.
分析:(1)根据函数单调性的证明步骤:取值-作差-变形-判断符号-下结论,在对应的定义域内进行取值,判断符号时需要分类讨论;
(2)先对函数解析式进行化简,判断出x0所在的单调区间,再由单调性和f(4)=52、f(5)=110,证明出结论正确.
解答:解:(1)任取x1,x2∈[0,+∞),且x1<x2
∴f(x1)-f(x2)=(x13-3x1)-(x23-3x2
=x13-x23-3x1+3x2
=(x1-x2)(x12+x1x2+x22-3)

∵0≤x1<x2,即x1-x2<0
当x1,x2∈[0,1]时,x12+x1x2+x22-3<0,有f(x1)-f(x2)>0,
即f(x1)>f(x2);
当x1,x2∈[1,+∞)时,x12+x1x2+x22-3>0,有f(x1)-f(x2)<0,
即f(x1)<f(x2);
由单调性定义得:f(x)=x3-3x在[0,1]上单调减,在[1,+∞)上单调增;
(2)由于f(x)=x3-3x=x(x2-3),当0≤x≤
3
时,f(x)≤0<100,
∴方程x3-3x=100的正实数解x0
3

又∵f(x)=x3-3x在[1,+∞)上的增函数,且f(x0)=100,f(4)=52,f(5)=110,
∴f(4)<f(x0)<f(5),即4<x0<5.
点评:本题考查了函数单调性的证明以及应用,利用定义法证明函数的单调性时,必须遵循取值-作差-变形-判断符号-下结论这个步骤,涉及了分类讨论思想.
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