问题 解答题
已知函数f(x)=(
x
m
-1)2+(
n
x
-1)2
的定义域为[m,n],且1≤m<n≤2.
(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)=(

x
m
-1)2+(
n
x
-1)2

=

x2
m2
+
n2
x2
 -
2x
m
-
2n
x
+2,

f(x)=

2x
m2
-
2n2
x3
-
2
m
+
2n
x2

=

2
m2x3
(x4-m2n2-mx3+m2nx)

=

2
m2x3
(x2-mx+mn)(x+
mn
)(x-
mn
),

∵1≤m≤x<n≤2,

2
m2x3 
>0,

x2-mx+mn=x(x-m)+mn>0,

x+

mn
>0,

令f′(x)=0,得x=

mn

当x∈[m,

mn
]时,f′(x)>0,

x∈[

mn
,n]时,f′(x)<0.

∴f(x)在[m,

mn
]内,单调递减;

在[

mn
,n]内,单调递增.

(2)由(1)知,f(x)在[m,n]上的最小值为f(

mn
)=2(
n
m
-1)
2

最大值为f(m)=(

n
m
-1)2

对任意x1,x2∈[m,n],

|f(x1)-f(x2)|≤(

n
m
-1)2-2(
n
m
-1)2

=(

n
m
)2-4• 
n
m
+4
n
m
-1,

μ=

n
m
,h(μ)=μ4-4μ2+4μ-1,

∵1≤m<n≤2,

1<

n
m
≤2,

1<μ≤

2

∵h(μ)=4μ3-8μ+4

=4(μ-1)(μ-

5
-1
2
)(μ+
5
+1
2
)>0,

∴h(μ)在(1,

2
)上是增函数,

∴h(μ)≤h(

2
)=4-8+4
2
-1

=4

2
-5<1,

∴对任意x1、x2∈[m,n],不等式|f(x1)-f(x2)|<1.

单项选择题 A1/A2型题
问答题 简答题