题目内容
18.已知函数f(x)=x+$\frac{m}{x}$(x>0,m>0)和函数g(x)=a|x-b|+c(x∈R,a>0,b>0).问:(1)证明:f(x)在($\sqrt{m}$,+∞)上是增函数;
(2)把函数g1(x)=|x|和g2(x)=|x-1|写成分段函数的形式,并画出它们的图象,总结出g2(x)的图象是如何由g1(x)的图象得到的.请利用上面你的结论说明:g(x)的图象关于x=b对称;
(3)当m=1,b=2,c=0时,若f(x)>g(x)对于任意的x>0恒成立,求a的取值范围.
分析 (1)利用函数单调性的定义可直接证明f(x)在$(\sqrt{m},+∞)$是增函数.;
(2)由题意知g2(x)的图象是由g1(x)的图象向右平移1个单位得到的;根据函数的性质与平移可证明g(x)的图象关于x=b对称;
(3)利用转化思想:由题意可知$x+\frac{1}{x}>a|x-2|$对于任意的x>0恒成立.当x≥2时,不等式化为$x+\frac{1}{x}>a(x-2)$,
即(a-1)x2-2ax-1<0对于任意x≥2恒成立.
解答
证明:(1)在$(\sqrt{m},+∞)$内任取两个实数x1,x2,且x1<x2,则△x=x2-x1>0,$△y=f({x_2})-f({x_1})={x_2}+\frac{m}{x_2}-({x_1}+\frac{m}{x_1})=\frac{{{x_1}{x_2}-m}}{{{x_1}{x_2}}}({x_2}-{x_1})$,
因为${x_1}>\sqrt{m}$,${x_2}>\sqrt{m}$,所以x1x2>m>0,又有x2-x1>0,所以△y>0,
所以f(x)在$(\sqrt{m},+∞)$是增函数.
解:(2)${g_1}(x)=\left\{\begin{array}{l}x,x≥0\\-x,x<0\end{array}\right.$,${g_2}(x)=\left\{\begin{array}{l}x-1,x≥1\\ 1-x,x<1.\end{array}\right.$;
g2(x)的图象是由g1(x)的图象向右平移1个单位得到的,
先考虑函数h(x)=a|x|+c(x∈R,b>0),
在h(x)的定义域内任取一个实数x,则-x也在其定义域内,
因为h(-x)=a|-x|+c=a|x|+c=h(x),所以函数h(x)是偶函数,
即其图象的对称轴为x=0,
由上述结论,g(x)的图象是由h(x)的图象向右平移b个单位得到,
所以g(x)的图象关于x=b对称.
(3)由题意可知$x+\frac{1}{x}>a|x-2|$对于任意的x>0恒成立.
当x≥2时,不等式化为$x+\frac{1}{x}>a(x-2)$,
即(a-1)x2-2ax-1<0对于任意x≥2恒成立,
当a-1=0时,即a=1,不等式化为2x+1>0,满足题意;
当a-1≠0时,由题意$\left\{\begin{array}{l}a>0\\ a-1<0\end{array}\right.$进而对称轴$x=\frac{a}{a-1}<0$,
所以(a-1)22-2a•2-1<0,解得0<a<1;
结合以上两种情况0<a≤1.
当0<x<2时,不等式$x+\frac{1}{x}>a(2-x)$,
即(a+1)x2-2ax+1>0对于任意0<x<2恒成立,
由题意$\left\{\begin{array}{l}a>0\\ a+1>0\end{array}\right.$进而对称轴$x=\frac{a}{a+1}<1$,
所以△=4a2-4(a+1)<0,即a2-a-1<0,解得$\frac{{1-\sqrt{5}}}{2}<a<\frac{{1+\sqrt{5}}}{2}$,
所以$0<a<\frac{{1+\sqrt{5}}}{2}$.
综上所述,a的取值范围为(0,1].
点评 本题主要考查了函数单调性的定义法证明,函数图形的平移与函数性质以及恒等转化问题,属中等偏上题.
| A. | ($\frac{π}{4}$,π) | B. | (-π,-$\frac{π}{4}$)∪($\frac{π}{4}$,π) | C. | (-$\frac{π}{4}$,0)∪(0,$\frac{π}{4}$) | D. | (-$\frac{π}{4}$,0)∪($\frac{π}{4}$,π) |
| A. | 0 | B. | 2016 | C. | 4032 | D. | 8064 |
| A. | $[\frac{1}{4},\frac{3}{2}]$ | B. | $[\frac{1}{4},\frac{3}{7}]$ | C. | $[\frac{3}{7},\frac{3}{2}]$ | D. | $(0,\frac{1}{4}]∪[\frac{3}{2},+∞]$ |