对于定义域为[0,1]的函数f(x)如果满足以下三个条件:①对任意的x∈[0,1],总有f(x)≥2;②f(1)=3;③若x1≥0,x2≥0,x1+x2≤1,都有f(

发布时间:2020-07-31 14:16:50

对于定义域为[0,1]的函数f(x)如果满足以下三个条件:①对任意的x∈[0,1],总有f(x)≥2;②f(1)=3;③若x1≥0,x2≥0,x1+x2≤1,都有f(x1+x2)≥f(x1)+f(x2)-2成立.则称函数f(x)为理想函数.
(1)判断函数g(x)=2x+1 (0≤x≤1)是否为理想函数,并予以证明;
(2)求定义域为[0,1]的理想函数f(x)的最大值和最小值;
(3)某同学发现:当x=(n∈N)时,有f()≤+2,由此他提出猜想:对一切x∈(0,1],都有f(x)<2x+2,请你根据该同学发现的结论(或其它方法)来判断此猜想是否正确,并说明理由.

网友回答

解:(1)显然g(x)=2x+1 (0≤x≤1)满足①x∈[0,1],f(x)≥2;②f(1)=3;
若x1≥0,x2≥0,x1+x2≤1,则g(x1+x2)-[g(x1)+g(x2)]=2x1+x2-2x1-2x2-1=(2x1-1)(2x2-1)-2≥-2
即g(x1+x2)≥g(x1)+g(x2)-2成立,故为理想函数.(4分)
(2)设x1,x2∈[0,1],x1<x2,则x2-x1∈(0,1]
∴f(x2)=f[(x2-x1)+x1]≥f(x2-x1)+f(x1)-2
∴f(x2)-f(x1)≥f (x2-x1)-2≥0,∴f(x1)≤f(x2)
则当0≤x≤1时,f(0)≤f(x)≤f(1),
在③中,令x1=x2=0,得f(0)≤2,由②得f(0)≥2,
∴f(0)=2当x=1时,f(1)=3,
∴当x=0时,f(x)取得最小值2,
当x=1时,f(x)取得最大值3(10分)
(3)对x∈(0,1],总存在n∈N,<x≤,
由(2)及该同学的结论,得f(x)≤f()≤+2,
又2x+2>2?+2=+2,
∴f(x)<2x+2
综上所述,对一切x∈(0,1],都有f(x)<2x+2(16分)
解析分析:(1)欲判断g(x)=2x+1 (0≤x≤1)是不是满足理想函数,即看它是否满足①x∈[0,1],f(x)≥2;②f(1)=3;下面一一验证即可;(2)先研究函数f(x)的单调性,从而得出此函数的最值.得到当x=0时,f(x)取得最小值2,当x=1时,f(x)取得最大值3即可;(3)由于对x∈(0,1],总存在n∈N,<x≤,再加上由(2)及该同学的结论,得f(x)≤f()≤+2,又2x+2>2?+2=+2,最后利用放缩法即得.

点评:本小题主要考查函数模型的选择与应用、抽象函数的应用、放缩法等,考查运算求解能力,化归与转化思想.属于基础题.
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