题目内容
【题目】已知函数的定义域为,同时满足:对任意,总有,对定义域内的,若满足,恒有成立,则函数称为“函数”.
(1)判断函数在区间上是否为“函数”,并说明理由;
(2)当为“函数”时,求的最大值和最小值;
(3)已知为“函数”:
①证明:;
②证明:对一切,都有
【答案】(1)f(x)为“函数”,证明略;(2)g(x)最小值为2,最大值为3;(3)①证明见解析;②证明见解析.
【解析】
(1)欲判断f(x)=2x+1 (0≤x≤1)是不是“函数”,即看它是否满足:x∈[0,1],f(x)≥2;f(1)=3;对定义域内的,若满足,恒有,一一验证即可;(2)先利用定义法研究函数g(x)的单调性,从而可求此函数的最值;(3)①题中条件:,令,得,利用它进行放缩,可证得答案;②因为由题意可得:对x∈(0,1],总存在n∈N,满足,结合由(1)和①得,又,从而可证得结论.
(1)显然f(x)=2x+1(0x1)满足:x∈[0,1],f(x)2, f(1)=3;
若x10,x20,x1+x21,
则,
即成立,故为“函数”;
(2)设x1,x2∈[0,1],x1<x2,则x2x1∈(0,1]
,
∴g(x2)g(x1)g(x2x1)20,
∴g(x1)g(x2),则当0x1时,g(x)单调递增,即g(0)g(x)g(1),
在中,令x1=x2=0,得
由,得g(0)2,∴g(0)=2,当x=1时,g(1)=3,
∴当x=0时,g(x)取得最小值2,
当x=1时,g(x)取得最大值3;
(3)①依题意,,
令,得,
,
则;
②对x∈(0,1],总存在n∈N,满足,
由(1)和①得,又,
∴h(x)<2x+2,
综上所述,对一切x∈(0,1],都有h(x)<2x+2.
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