设f(x)是定义在[0,1]上的函数,若存在x*∈(0,1),使得f(x)在[0,x*]上单调递增,在[x*,1]上单调递减,则称f(x)为[0,1]上的单峰函数,x*为峰点,包含峰点的区间为含峰区间,对任意的[0,1]上的单峰函数f(x),下面研究缩短其含峰区间长度的方法.
(1)证明:对任意的x1,x2∈(0,1),x1<x2,若f(x1)≥f(x2),则(0,x2)为含峰区间;若f(x1)≤f(x2),则(x1,1)为含峰区间;
(2)对给定的r(0<r<0.5),证明:存在x1,x2∈(0,1),满足x2-x1≥2r,使得由(l)所确定的含峰区间的长度不大于0.5+r.
参考答案:
(1)证明:设x*为f(x)的峰点,则由单峰函数定义可知,f(x)在[0,x*]上单调递增,在[x*,1]上单调递减,
当f(x1)≥f(x2)时,假设,则x1<x2<x*,从而f(x*)≥f(x2)>f(x1),这与f(x1)≥f(x2)矛盾,所以x*∈(0,x2),即(0,x2)为含峰区间.
当f(x1)≤f(x2)时,假设,则x*≤x1<x2,从而f(x*)≥f(x1)>f(x2)这与f(x1)≤f(x2)矛盾,所以x*∈(x1,1),即(x1,1)为含峰区间
(2)证明:由(1)的结论可知:
当f(x1)≥f(x2)时,含峰区间的长度为l1=x2;
当f(x1)≤f(x2)时,含峰区间的长度为l2=1-x1;
对于上述两种情况,由题意得
①
由①得1+x2-x1≤1+2r,即x2-x1≤2r,
又因为x2-x1≥2r,所以x2-x1=2r ②
将②代入①得x1≤0.5-r,x2≥0.5+r, ③
由①和③解得x1=0.5-r,x2=0.5+r,
所以这时含峰区间的长度l1=l2=0.5+r,
即存在x1,x2使得所确定的含峰区间的长度不大于0.5+r.