问题
解答题
已知函数f(x)=(
(1)讨论函数f(x)的单调性; (2)证明:对任意x1、x2∈[m,n],不等式|f(x1)-f(x2)|<1. |
答案
(1)f(x)=(
-1)2+(x m
-1)2n x
=
+x2 m2
-n2 x2
-2x m
+2,2n x
∴f′(x)=
-2x m2
-2n2 x3
+2 m 2n x2
=
(x4-m2n2-mx3+m2nx)2 m2x3
=
(x2-mx+mn)(x+2 m2x3
)(x-mn
),mn
∵1≤m≤x<n≤2,
∴
>0,2 m2x3
x2-mx+mn=x(x-m)+mn>0,
x+
>0,mn
令f′(x)=0,得x=
,mn
当x∈[m,
]时,f′(x)>0,mn
当x∈[
,n]时,f′(x)<0.mn
∴f(x)在[m,
]内,单调递减;mn
在[
,n]内,单调递增.mn
(2)由(1)知,f(x)在[m,n]上的最小值为f(
)=2(mn
-1)2,n m
最大值为f(m)=(
-1)2,n m
对任意x1,x2∈[m,n],
|f(x1)-f(x2)|≤(
-1)2-2(n m
-1)2n m
=(
)2-4• n m
+4n m
-1,n m
令μ=
,h(μ)=μ4-4μ2+4μ-1,n m
∵1≤m<n≤2,
∴1<
≤2,n m
即1<μ≤
,2
∵h(μ)=4μ3-8μ+4
=4(μ-1)(μ-
)(μ+
-15 2
)>0,
+15 2
∴h(μ)在(1,
)上是增函数,2
∴h(μ)≤h(
)=4-8+42
-12
=4
-5<1,2
∴对任意x1、x2∈[m,n],不等式|f(x1)-f(x2)|<1.