已知函数,其导函数为f′(x).(1)求f′(x)的最小值;(2)证明:对任意的x1,x2∈[0,+∞)和实数λ1≥0,λ2≥0且λ1+λ2=1,总有f(λ1x1+λ

发布时间:2020-07-31 20:09:03

已知函数,其导函数为f′(x).
(1)求f′(x)的最小值;
(2)证明:对任意的x1,x2∈[0,+∞)和实数λ1≥0,λ2≥0且λ1+λ2=1,总有f(λ1x1+λ2x2)≤λ1f(x1)+λ2f(x2);
(3)若x1,x2,x3满足:x1≥0,x2≥0,x3≥0且x1+x2+x3=3,求f(x1)+f(x2)+f(x3)的最小值.

网友回答

(1)解:f′(x)=ex-x,f''(x)=ex-1
当x∈(-∞,0)时,f''(x)=ex-1<0,即f′(x)在区间(-∞,0)上为减函数;
当x∈[0,+∞)时,f''(x)=ex-1≥0,即f′(x)在区间[0,+∞)上为增函数;
于是f′(x)的最小值为f′(0)=1.
(2)证明:不妨设x1≤x2,构造函数K(x)=f(λ1x+λ2x2)-λ1f(x)-λ2f(x2)(x∈[0,x2]),
则有K(x2)=f(λ1x2+λ2x2)-λ1f(x2)-λ2f(x2)=0,
则,
而λ1x+λ2x2-x=(λ1-1)x+λ2x2=λ2(x2-x)≥0,所以λ1x+λ2x2≥x,
由(1)知f′(x)在区间[0,+∞)上为增函数,
所以,即K′(x)≥0,
所以K(x)在[0,x2]上单调递增,
所以K(x)≤K(x2)=0,即f(λ1x1+λ2x2)≤λ1f(x1)+λ2f(x2).
(3)解:先证对任意的x1,x2,x3∈[0,+∞)和实数λ1≥0,λ2≥0,λ3≥0,且λ1+λ2+λ3=1,
总有f(λ1x1+λ2x2+λ3x3)≤λ1f(x1)+λ2f(x2)+λ3f(x3),
=λ1f(x1)+λ2f(x2)+λ3f(x3),
令,有,
当x1≥0,x2≥0,x3≥0且x1+x2+x3=3时,有.
所以f(x1)+f(x2)+f(x3)的最小值为3e-.
解析分析:(1)求出f′(x),利用导数判断f′(x)的单调性,由单调性即可求得其最小值;(2)不妨设x1≤x2,构造函数K(x)=f(λ1x+λ2x2)-λ1f(x)-λ2f(x2)(x∈[0,x2]),只需证明K(x)≤0,由(1)可判断K′(x)≥0,从而知函数K(x)在[0,x2]上单调递增,故而K(x)≤K(x2),得证;(3)先证对任意的x1,x2,x3∈[0,+∞)和实数λ1≥0,λ2≥0,λ3≥0,且λ1+λ2+λ3=1,总有f(λ1x1+λ2x2+λ3x3)≤λ1f(x1)+λ2f(x2)+λ3f(x3),运用(2)的结论容易证明,再令,即可求得其最小值.

点评:本题考查利用导数研究函数的单调性、求函数的最值,考查学生综合运用知识分析问题解决问题的能力,考查学生对问题的转化能力,本题综合性强,难度大,能力要求高.
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