问题 解答题
已知函数f(x)=ex-kx,
(1)若k=e,试确定函数f(x)的单调区间;
(2)若k>0,且对于任意x∈R,f(|x|)>0恒成立,试确定实数k的取值范围;
(3)设函数F(x)=f(x)+f(-x),求证:F(1)F(2)…F(n)>en+1+2)
n
2
(n∈N+).
答案

(Ⅰ)由k=e得f(x)=ex-ex,所以f'(x)=ex-e.

由f'(x)>0得x>1,故f(x)的单调递增区间是(1,+∞),

由f'(x)<0得x<1,故f(x)的单调递减区间是(-∞,1).

(Ⅱ)由f(|-x|)=f(|x|)可知f(|x|)是偶函数.

于是f(|x|)>0对任意x∈R成立等价于f(x)>0对任意x≥0成立.

由f'(x)=ex-k=0得x=lnk.

①当k∈(0,1]时,f'(x)=ex-k>1-k≥0(x>0).

此时f(x)在[0,+∞)上单调递增.

故f(x)≥f(0)=1>0,符合题意.

②当k∈(1,+∞)时,lnk>0.

当x变化时f'(x),f(x)的变化情况如下表:

x(0,lnk)lnk(lnk,+∞)
f′(x)-0+
f(x)单调递减极小值单调递增
由此可得,在[0,+∞)上,f(x)≥f(lnk)=k-klnk.

依题意,k-klnk>0,又k>1,∴1<k<e.

综合①,②得,实数k的取值范围是0<k<e.

(Ⅲ)∵F(x)=f(x)+f(-x)=ex+e-x,∴F(x1)F(x2)=ex1+x2+e-(x1+x2)+ex1-x2+e-x1+x2ex1+x2+e-(x1+x2)+2>ex1+x2+2

∴F(1)F(n)>en+1+2,F(2)F(n-1)>en+1+2,F(n)F(1)>en+1+2.

由此得,[F(1)F(2)F(n)]2=[F(1)F(n)][F(2)F(n-1)][F(n)F(1)]>(en+1+2)n

F(1)F(2)F(n)>(en+1+2)

n
2
,n∈N*

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