问题 解答题
已知函数f(x)=ex+
a
ex
(a∈R)
(其中e是自然对数的底数)
(1)若f(x)是奇函数,求实数a的值;
(2)若函数y=|f(x)|在[0,1]上单调递增,试求实数a的取值范围;
(3)设函数ϕ(x)=
1
2
(x2-3x+3)[f(x)+f′(x)]
,求证:对于任意的t>-2,总存在x0∈(-2,t),满足
ϕ′(x0)
ex0
=
2
3
(t-1)2
,并确定这样的x0的个数.
答案

(1)∵函数f(x)是实数集R上的奇函数,∴f(0)=0,∴1+a=0,解得a=-1.

∴f(x)=ex-e-x,经验证函数f(x)是R上的奇函数.

故a=-1适合题意.

(2)a=0时,y=ex在区间[0,1]上单调递增,适合题意;

当a≠0时,令t=ex,∵x∈[0,1],∴t∈[1,e].且t=ex单调递增,故y=|t+

a
t
|在t∈[1,e]时递增.

当a>0时,函数y=t+

a
t
在t∈[1,e]时单调递增,得
a
≤1
,∴0<a≤1.

当a<0时,y=t+

a
t
在t∈[1,e]时单调递增恒成立,故∀t∈[1,e],t+
a
t
≥0

∴-1≤a<0.

综上可知:-1≤a≤1.

(3)∵f(x)+f(x)=ex+

a
ex
+ex-
a
ex
=2ex,∴φ(x)=(x2-3x+3)ex,∴
φ (x)
φ(x)
=x2-x.

要证明:对于任意的t>-2,总存在x0∈(-2,t),满足

ϕ′(x0)
ex0
=
2
3
(t-1)2

等价于证明:对任意的t>-2,方程x2-x=

2
3
(t-1)2在区间(-2,t)内有实数解.

令g(x)=x2-x-

2
3
(t-1)2

则g(-2)=6-

2
3
(t-1)2=-
2
3
(t+2)(t-4)
,g(t)=
1
3
(t-1)(t+2)

所以①当t>4,或-2<t<1时,g(-2)g(t)<0,

∴g(x)=0在(-2,t)内有解,且只有一解.

②当1<t<4时,g(-2)>0,且g(t)>0,但g(0)=-

2
3
(t-1)2<0,

∴g(x)=0在(-2,t)内有解,且由两解.

③当t=1时,有且只有一个解x=0;

当t=4时,有且只有一个解x=3.

综上所述:对于任意的t>-2,总存在x0∈(-2,t),满足

ϕ′(x0)
ex0
=
2
3
(t-1)2

且当t≥4或-2<≤1时,有唯一的x0适合题意;

当1<t<4时,有两个不同的x0适合题意.

解答题
实验题