已知函数f(x)=1−x1+x2ex.

已知函数f(x)=
1−x
1+x2
ex

(Ⅰ)求f(x)的单调区间;
(Ⅱ)证明:当f(x1)=f(x2)(x1≠x2)时,x1+x2<0.
高射炮 1年前 已收到1个回答 举报

浴鱼 幼苗

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解题思路:(I)利用导数的运算法则求出f′(x),分别解出f′(x)>0与f′(x)<0的x取值范围即可得到单调区间;
(II)当f(x1)=f(x2)(x1≠x2)时,不妨设x1<x2.由(I)可知:x1∈(-∞,0),x2∈(0,1).利用导数先证明:∀x∈(0,1),f(x)<f(-x).而x2∈(0,1),可得f(x2)<f(-x2).即f(x1)<f(-x2).由于x1,-x2∈(-∞,0),f(x)在(-∞,0)上单调递增,因此得证.

(I)易知函数的定义域为R.
f′(x)=(
1−x
1+x2)′ex+
1−x
1+x2ex=
x2−2x−1
(1+x2)2ex+
1−x
1+x2ex=
−x[(x−1)2+2]
(1+x2)2ex,
当x<0时,f′(x)>0;当x>0时,f′(x)<0.∴函数f(x)的单调递增区间为(-∞,0),单调递减区间为(0,+∞).
(II)当x<1时,由于
1−x
1+x2>0,ex>0,得到f(x)>0;同理,当x>1时,f(x)<0.
当f(x1)=f(x2)(x1≠x2)时,不妨设x1<x2
由(I)可知:x1∈(-∞,0),x2∈(0,1).
下面证明:∀x∈(0,1),f(x)<f(-x),即证
1−x
1+x2ex<
1+x
1+x2e−x.此不等式等价于(1−x)ex−
1+x
ex<0.
令g(x)=(1−x)ex−
1+x
ex,则g′(x)=-xe-x(e2x-1).
当x∈(0,1)时,g′(x)<0,g(x)单调递减,∴g(x)<g(0)=0.
即(1−x)ex−
1+x
ex<0.
∴∀x∈(0,1),f(x)<f(-x).
而x2∈(0,1),∴f(x2)<f(-x2).
从而,f(x1)<f(-x2).
由于x1,-x2∈(-∞,0),f(x)在(-∞,0)上单调递增,
∴x1<-x2,即x1+x2<0.

点评:
本题考点: 利用导数研究函数的单调性;函数单调性的性质.

考点点评: 本题综合考查了利用导数研究函数的单调性、等价转化问题等基础知识与基本技能,需要较强的推理能力和计算能力.

1年前

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