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已知函数f(x)的导数f″(x)满足0<f′(x)<1,常数a为方程f(x)=x的实数根.(Ⅰ)若函数f(x)的定义域为M,对任意[a,b]?M,存在x0∈[a,b]

答案:2  悬赏:20  手机版
解决时间 2021-12-26 06:47
已知函数f(x)的导数f″(x)满足0<f′(x)<1,常数a为方程f(x)=x的实数根.
(Ⅰ)若函数f(x)的定义域为M,对任意[a,b]?M,存在x0∈[a,b],使等式f(b)-f(a)=(b-a)f″(x0)成立,求证:方程f(x)=x存在唯一的实数根a;
(Ⅱ)?求证:当x>a时,总有f(x)<x成立;
(Ⅲ)对任意x1、x2,若满足|x1-a|<2,|x2-a|<2,求证:|f(x1)-f(x2)|<4.
最佳答案
解:(I)设f(x)=x有不同于α的实数根β,即f(β)=β,不妨设β>α,
于是在α与β间必存在c,α<c<β,
使得β-α=f(β)-f(α)=(β-α)f′C、∴f′C、=1,这与已知矛盾,∴方程f(x)=x存在唯一实数根α.
(II)令g(x)=x-f(x)
∴g′(x)=1-f′(x)>0
∴g(x)在定义域上为增函数
又g(α)=α-f(α)=0∴当x>α时,g(x)>g(α)=0
∴当x>α时,f(x)<x、
(III)不妨设x1<x2,∵0<f′(x)<1∴f(x)在定义域上为增函数
由(2)知x-f(x)?在定义域上为增函数、∴x1-f(x1)<x2-f(x2)
∴0<f(x2)-f(x1)<x2-x1
即|f(x2)-f(x1)|<|x2-x1|
∵|x2-x1|≤|x2-α|+|x1-α|<4
∴|f(x1)-f(x2)|<4.解析分析:(I)假设f(x)=x有不同于α的实数根β,利用反证法,我们可以证明假设不成立,进而得到方程f(x)=x存在唯一的实数根a;(II)我们构造函数g(x)=x-f(x),我们可以利用导数法判断出函数g(x)的单调性,进而得到当x>a时,总有f(x)<x成立;(Ⅲ)不妨设x1<x2,由已知中0<f′(x)<1,可以判断出f(x)在定义域上为增函数,结合(II)中的结论,我们可得x1-f(x1)<x2-f(x2),进而得到当|x1-a|<2,|x2-a|<2时,有|f(x1)-f(x2)|<4.点评:本题考查的知识点是函数与方程的综合运用,导数的几何意义,其中利用导数法判断函数f(x)的单调性及g(x)=x-f(x)的单调性是解答本题的关键.
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