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(2014•乌鲁木齐一模)已知函数f(x)=ex-e-x(xϵR)

来源:学生作业帮 编辑:大师作文网作业帮 分类:综合作业 时间:2024/10/04 17:30:13
(2014•乌鲁木齐一模)已知函数f(x)=ex-e-x(xϵR)
(Ⅰ)求证:当x≥0时,f(x)≥2x+
x
(2014•乌鲁木齐一模)已知函数f(x)=ex-e-x(xϵR)
(Ⅰ)令g(x)=f(x)−2x−
x3
3,(x≥0)
则g'(x)=f'(x)-2-x2=ex+e-x-2-x2,g''(x)=f(x)-2x,
∵g'''(x)=f'(x)-2=ex+e-x-2
当x≥0时,ex>0,e-x>0,∴ex+e−x≥2
ex•e−x=2
∴g'''(x)≥0,∴函数y=g''(x)(x≥0)为增函数,
∴g''(x)≥g''(0)=0,即f(x)-2x≥0
∴函数y=g'(x)(x≥0)为增函数,
∴g'(x)≥g'(0)=0,即ex+e-x≥2+x2
∴函数y=g(x)(x≥0)为增函数,
∴g(x)≥g(0)=0,即当x≥0时,f(x)≥2x+
x3
3成立;
(Ⅱ)(1)当a≤2时,∵H(x)=f(x)-ax
∴H′(x)=f′(x)−a=ex+e−x−a≥2
ex•e−x−a=2−a≥0
∴函数y=H(x)(x∈R)为增函数,
当x>0时,H(x)>H(0)=0,当x<0时,H(x)<H(0)=0,
∴当a≤2时,函数y=H(x)的零点为x=0,其零点个数为1个
(2)当a>2时,∵对∀x∈R,H(-x)=-H(x)
∴函数y=H(x)为奇函数,且H(0)=0
下面讨论函数y=H(x)在x>0时的零点个数:
由(Ⅰ)知,当x0>0时,ex0+e−x0>2,令a=ex0+e−x0
∴H(x)=f(x)−(ex0+e−x0)x (x>0)
则H′(x)=f′(x)−(ex0+e−x0),H''(x)=f''(x)=ex-e-x
当x>0时,ex>1,0<e-x<1,∴ex-e-x>0,∴H''(x)>0
∴函数y=H'(x)(x>0)为增函数
∴当0<x≤x0时,H'(x)≤H'(x0)=0;当x>x0时,H'(x)≥H'(x0)=0
∴函数y=H(x)(x>0)的减区间为(0,x0],增区间为(x0,+∞)
∴当0<x<x0时,H(x)<H(0)=0
即对∀x0∈(0,x0]时,H(x)<0
又由(Ⅰ)知,H(x)=f(x)−(ex0+e−x0)x≥2x+
x3
3−(ex0+e−x0)x