问题
问答题
已知f"(x)<0,f(0)=0,试证:对任意的两个正数x1和x2,恒有
f(x1+x2)<f(x1)+f(x2)
成立.
答案
参考答案:[详解1] 令F(x)=f(x+x2)-f(x)-f(x2),
则 F’(x)=f’(x+x2)-f’(x)=x2f"(x+θx2)<0 (0<θ<1).
可见,F(x)单调减少.又x1>0,故F(x1)<F(0),
即 f(x1+x2)-f(x1)-f(x2)<0,
也即 f(x1+x2)<f(x1)+f(x2).
[详解2] 不妨设0<x1≤x2,由微分中值定理,有
f(x1)-f(0)=x1f’(ξ1),0<ξ1<x1,
f(x1+x2)-f(x2)=x1f’(ξ2),x2<ξ2<x1+x2.
由题设,f"(x)<0,因此f’(x)单调减少.又ξ1<ξ2,故有f’(ξ2)<f’(ξ1),从而有:f(x1+x2)-f(x2)<f(x1)-f(0).由f(0)=0,得f(x1+x2)<f(x1)+f(x2).
解析:[考点提示] 本题是不等式证明题,一种考虑是作辅助函数,通过参数变易,比如将x1换为未知变量x,从而得到辅助函数;另一种考虑是,要证的不等式可表示为两点的函数值之差,自然联想到用拉格朗日中值定理进行分析.