题目内容

探究函数f(x)=x+
4
x
,x∈(0,+∞)
的最小值,并确定取得最小值时x的值.列表如下:
x … 0.5 1 1.5 1.7 1.9 2 2.1 2.2 2.3 3 4 5 7 …
y … 8.5 5 4.17 4.05 4.005 4 4.005 4.02 4.04 4.3 5 5.8 7.57 …
请观察表中y值随x值变化的特点,完成以下的问题.
函数f(x)=x+
4
x
,x∈(0,+∞)
在区间(0,2)上递减;
(1)函数f(x)=x+
4
x
,x∈(0,+∞)
在区间
 
上递增.当x=
 
时,y最小=
 
.
(2)证明:函数f(x)=x+
4
x
(x>0)
在区间(0,2)递减.
(3)思考:函数f(x)=x+
4
x
(x<0)
有最值吗?如有,是最大值还是最小值?此时x为何值?(直接回答结果,不需证明).
分析:(1)利用表中y值随x值变化的特点,可以知道函数值是先减后增,只要找到临界点即可得到答案.
(2)法一:根据函数的解析式,求出函数的导函数,分析导函数在区间(0,2)上的符号,即可判断出函数f(x)=x+
4
x
(x>0)
在区间(0,2)上的单调性,进而得到答案.
法二:任取区间,(0,2)上的任意两个数x1,x2,且x1<x2.构造f(x1)-f(x2)的差,并根据实数的性质判断其符号,根据函数单调性的定义,即可得到结论.
(3)根据的解析式,我们易求出函数在定义域为奇函数,根据奇函数的性质,结合(1)的结论,易得到结果.
解答:解:(1)由表格中的数据,我们易得:
函数f(x)=x+
4
x
,x∈(0,+∞)
在区间(2,+∞)上递增.
当x=2时,y最小=4.;
(2)方法一:由f(x)=x+
4
x
,
∴f'(x)=1-
4
x2
=
(x-2)(x+2)
x2
,
当x∈(0,2)时,∴f'(x)<0,
∴函数在(0,2)上为减函数.
方法二:设x1,x2是区间,(0,2)上的任意两个数,且x1<x2.f(x1)-f(x2)=x1+
4
x1
-(x2+
4
x2
)=x1-x2+
4
x1
-
4
x2
=(x1-x2)(1-
4
x1x2
)

=
(x1-x2)(x1x2-4)
x1x2

∵x1<x2,∴x1-x2<0
又∵x1,x2∈(0,2),∴0<x1x2<4,∴x1x2-4<0,
∴y1-y2>0∴函数在(0,2)上为减函数.
(3)∵f(-x)=-x-
4
x
=-f(x),
∴f(x)是奇函数,
又因为当x=2时y最小=4,
所以 y=x+
4
x
,x∈(-∞,0)时,x=-2时,y最大=-4
点评:对于给定解析式的函数,判断或证明其在某个区间上的单调性问题,可以结合定义求解,可导函数也可利用导数解之.
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