题目内容
已知函数
(x>0)。
(1)试确定函数f(x)的单调区间,并证明你的结论;
(2)若x1≥1,x2≥1,证明:|f(x1)-f(x2)|<1。
(1)试确定函数f(x)的单调区间,并证明你的结论;
(2)若x1≥1,x2≥1,证明:|f(x1)-f(x2)|<1。
解:(1)函数f(x)在区间(0,1]上是增函数,在区间 [1,+∞)上是减函数。
设
则

∵
同理
又
∴
①当
时,
即
∴
∴函数f(x)在区间(0,1]上是增函数;
②当
时,
即
∴
∴函数f(x)在区间(0,1]上是减函数
综上所述函数f(x)在区间(0,1]上是增函数,在区间[1,+∞)上是减函数。
(2)由(1)可知,函数f(x)在区间[1,+∞)上是减函数,
∵
∴
f(x2)≤f(1)=1,
又
∴f(x1)>0,f(x2)>0,即得
0<f(x1)≤1,0<f(x2)≤1
∴-1<f(x1)-f(x2)<1,
∴ |f(x1)-f(x2)|<1。
设
则
∵
同理
又
∴
①当
即
∴
∴函数f(x)在区间(0,1]上是增函数;
②当
即
∴
∴函数f(x)在区间(0,1]上是减函数
综上所述函数f(x)在区间(0,1]上是增函数,在区间[1,+∞)上是减函数。
(2)由(1)可知,函数f(x)在区间[1,+∞)上是减函数,
∵
∴
f(x2)≤f(1)=1,
又
∴f(x1)>0,f(x2)>0,即得
0<f(x1)≤1,0<f(x2)≤1
∴-1<f(x1)-f(x2)<1,
∴ |f(x1)-f(x2)|<1。
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