题目内容

【题目】已知函数的定义域为(0,+),若在(0,+)上为增函数,则称为“一阶比增函数”;若在(0,+)上为增函数,则称为”二阶比增函数”。我们把所有“一阶比增函数”组成的集合记为1,所有“二阶比增函数”组成的集合记为2。

(1)已知函数,若∈1,求实数的取值范围,并证明你的结论;

(2)已知0<a<b<c,∈1且的部分函数值由下表给出:

t

4

求证:;

(3)定义集合,且存在常数k,使得任取x∈(0,+),<k},请问:是否存在常数M,使得任意的∈,任意的x∈(0,+),有<M成立?若存在,求出M的最小值;若不存在,说明理由。

【答案】(1)≤0;(2)见解析;(3)0

【解析】

(1)由∈,即在(0,+)是增函数,利用单调性的定义求解即可;

(2)由f(x)∈Ω1,取0<x1<x2<x1+x2,可得.由表格可知:f(a)=d,f(b)=d,f(c)=t,f(a+b+c)=4,0<a<b<c<a+b+c,利用“一阶比增函数”可得,再利用不等式的性质即可得出;

(3)根据“二阶比增函数”先证明f(x)≤0对x∈(0,+∞)成立.再证明f(x)=0在(0,+∞)上无解.即可得出.

(1)解:因为∈,即在(0,+)是增函数,

当≤0,函数显然为增函数;

当>0,

任取,则

.

,

当≤0,,, 函数为增函数

当>0,

当时,,,,

所以,即,所以在上为减函数.

当时,,,,

所以,即,所以在上为增函数.

所以≤0,

(2)因为∈,且0<a<b<c<a+b+c,

所以,所以,

同理可证,,

三式相加得,所以。

因为,所以,而0<a<b,所以d<0,所以。

(3)因为集合,且存在常数k,使得任取x∈(0,+),<k},

所以 ∈,存在常数k,使得<k对x∈(0,+)成立。

我们先证明≤0对x∈(0,+)成立:假设 ∈(0,+),使得>0,记>0,

因为是二阶比增函数,即是增函数。所以当x>时,>,所以 ,

所以一定可以找到一个>,使得>>k,这与<k对∈(0,+)成立矛盾,

≤0对x∈(0,+)成立,所以 ∈,≤0对x∈(0,+)成立。

下面我们证明在(0,+)上无解:

假设存在>0,使得=0,则因为是二阶增函数,即是增函数,

一定存在>>0,>,这与上面证明的结果矛盾。所以在(0,+)上无解。

综上,我们得到 ∈,<0对∈(0,+)成立,

所以存在常数M≥0,使得 ∈,x∈(0,+),有M成立,

又令=(>0),则<0对x∈(0,+)成立,

又有在(0,+)上是增函数,所以,

而任取常数k<0,总可以找到一个>0,使得>时,有>k,所以M的最小值为0。

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