对于定义在区间D上的函数f(x)和g(x),如果对于任意x∈D,都有|f(x)-g(x)|≤1成立,那么称函数f(x)在区间D上可被函数g(x)替代.(1)若,试判断

发布时间:2020-08-05 02:50:46

对于定义在区间D上的函数f(x)和g(x),如果对于任意x∈D,都有|f(x)-g(x)|≤1成立,那么称函数f(x)在区间D上可被函数g(x)替代.
(1)若,试判断在区间[[1,e]]上f(x)能否被g(x)替代?
(2)记f(x)=x,g(x)=lnx,证明f(x)在上不能被g(x)替代;
(3)设,若f(x)在区间[1,e]上能被g(x)替代,求实数a的范围.

网友回答

解:(1)∵,
令,
∵,
∴h(x)在[1,e]上单调增,
∴.
∴|f(x)-g(x)|≤1,即在区间[[1,e]]上f(x)能被g(x)替代.
(2)记k(x)=f(x)-g(x)=x-lnx,可得
当时,k′(x)<0,在区间上函数k(x)为减函数,
当1<x<m时,k′(x)>0,在区间(1,m)上函数k(x)为增函数
∴函数k(x)在区间的最小值为k(1)=1,最大值是k(m)>1,
所以不满足对于任意x∈D,都有|f(x)-g(x)|≤1成立,
故f(x)在上不能被g(x)替代;
(3)∵f(x)在区间[1,e]上能被g(x)替代,
即|f(x)-g(x)|≤1对于x∈[1,e]恒成立.
∴.,
由(2)知,当x∈[1,e]时,x-lnx>0恒成立,
∴有,
令,
∵=,
由(1)的结果可知,
∴F'(x)恒大于零,
∴.
②,
令,
∵=,
∵,
∴G'(x)恒大于零,
∴,
即实数a的范围为
解析分析:(1)构造函数,通过研究h(x)的导数得出其单调性,从而得出其在区间[[1,e]上的值域,可以证出f(x)能被g(x)替代;
(2)构造函数k(x)=f(x)-g(x)=x-lnx,可得在区间上函数k(x)为减函数,在区间(1,m)上为增函数,因此函数k(x)在区间的最小值为k(1)=1,最大值是k(m)大于1,所以不满足对于任意x∈D,都有|f(x)-g(x)|≤1成立,故f(x)在上不能被g(x)替代;
(3)根据题意得出不等式,去掉绝对值,再根据x-lnx的正负转化为或,通过讨论右边函数的最值,得出实数a的范围

点评:本题考查了利用导数研究函数的单调性,通过分类讨论解决了不等式恒成立的问题,属于难题.
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