设M是由满足下列条件的函数f(x)构成的集合:①方程f(x)-x=0有实根;②函数f(x)的导数f′(x)满足0<f′(x)<1.(1)若函数f(x)为集合M中的任意

发布时间:2020-08-06 15:30:14

设M是由满足下列条件的函数f(x)构成的集合:①方程f(x)-x=0有实根;②函数f(x)的导数f′(x)满足0<f′(x)<1.
(1)若函数f(x)为集合M中的任意一个元素,证明:方程f(x)-x=0只有一个实根;
(2)判断函数g(x)=是否是集合M中的元素,并说明理由;
(3)设函数f(x)为集合M中的任意一个元素,对于定义域中任意α,β,证明|f(α)-f(β)|≤|α-β|

网友回答

证明::(1)令h(x)=f(x)-x,则h′(x)=f′(x)-1<0,故h(x)是单调递减函数,
所以,方程h(x)=0,即f(x)-x=0至多有一解,
又由题设①知方程f(x)-x=0有实数根,
所以,方程f(x)-x=0有且只有一个实数根
(2)易知,g′(x)=-,则0<g′(x)<1,满足条件②;
令F(x)=g(x)-x=,
则F(e)==>0,F(e2)=<0,
又F(x)在区间[e,e2]上连续,所以F(x)在[e,e2]上存在零点x0,
即方程g(x)-x有实数根x0∈[e,e2],故g(x)满足条件①,
综上可知,g(x)∈M
(Ⅲ)不妨设α≤β,∵f′(x)>0,∴f(x)单调递增,
∴f(α)≤f(β),即f(β)-f(α)≥0,
令h(x)=f(x)-x,则h′(x)=f′(x)-1<0,故h(x)是单调递减函数,
∴f(β)-β≤f(α)-α,即f(β)-f(α)≤β-α,
∴0≤f(β)-f(α)≤β-α,
则有|f(α)-f(β)|≤|α-β|.
解析分析:(1)构造函数h(x)=f(x)-x,由已知可判断h(x)是单调递减函数,由单调函数至多有一个零点,及方程f(x)-x=0有实根,可证得
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