已知函数f(x)=2t2-2(ex+x)t+e2x+x2+1,g(x)=f′(x).
(I)证明:当时,g(x)在R上是增函数;
(II)对于给定的闭区间[a,b],试说明存在实数k,当t>k时,g(x)在闭区间[a,b]上是减函数;
(III)证明:.
网友回答
解:
(I)证明:由题设易得g(x)=e2x-t(ex-1)+x,g'(x)=2e2x-tex+1.又由,且得t<2ex+e-x,
tex<2e2x+1,即g'(x)=2e2x-tex+1>0.由此可知,g(x)在R上是增函数.
(II)因为g'(x)<0是g(x)为减函数的充分条件,所以只要找到实数k,使得t>k时g'(x)=2e2x-tex+1<0,即t>2ex+e-x在闭区间[a,b]上成立即可.因为y=2ex+e-x在闭区间[a,b]上连续,故在闭区间[a,b]上有最大值,设其为k,于是在t>k时,g'(x)<0在闭区间[a,b]上恒成立,即g(x)在闭区间[a,b]上为减函数.
(III)设F(t)=2t2-2(ex+x)t+e2x+x2+1,即,
易得.令H(x)=ex-x,则H'(x)=ex-1,易知H'(0)=0.当x>0时,H'(0)>0;当x<0时,H'(0)<0.故当x=0时,H(x)取最小值,H(0)=1.所以,
于是对任意的x,t,都有,即.
解析分析:(1)由已知解出g(x)的值,进而得到g′(x)的值,接下来采用分析证明法来分析,若证g(x)为R上的增函数,只需证2e2x-tex+1>0,即证t<2ex+e-x,又因为2ex+e-x≥2,且t<2,所以即证,再利用综合证明的方法写出来即可.(2)若证明g(x)在[a,b]上的减函数,只需证明g′(x)<0,即2e2x-tex+1<0,t>2ex+e-x,因为y=2ex+e-x在闭区间[a,b]上连续,故有最大值,令这个最大值为实数k即可.(3)已知f(x)含有t,可以把f(x)转换成关于t的一元二次函数F(t))=2t2-2(ex+x)t+e2x+x2+1,通过配方,易得F(t)≥(ex-x)2+1,再令H(x)=ex-x,通过求解H(x)的单调性和最值,可以得到H(x)的最小值为1.就可以得出f(t)≥,即证.
点评:本小题主要考查二次函数,利用导数研究函数的单调性和极值,函数的最大值和最小值等知识,考查综合运用数学知识解决问题的能力.