已知函数f(x)=ex−12x2,其导函数为f′(x).

1个回答

  • 解题思路:(1)求出f′(x),利用导数判断f′(x)的单调性,由单调性即可求得其最小值;

    (2)不妨设x1≤x2,构造函数K(x)=f(λ1x+λ2x2)-λ1f(x)-λ2f(x2)(x∈[0,x2]),只需证明K(x)≤0,由(1)可判断K′(x)≥0,从而知函数K(x)在[0,x2]上单调递增,故而K(x)≤K(x2),得证;

    (3)先证对任意的x1,x2,x3∈[0,+∞)和实数λ1≥0,λ2≥0,λ3≥0,且λ123=1,总有f(λ1x12x23x3)≤λ1f(x1)+λ2f(x2)+λ3f(x3),运用(2)的结论容易证明,再令

    λ

    1

    λ

    2

    λ

    3

    1

    3

    ,即可求得其最小值.

    (1)f′(x)=ex-x,f'(x)=ex-1

    当x∈(-∞,0)时,f'(x)=ex-1<0,即f′(x)在区间(-∞,0)上为减函数;

    当x∈[0,+∞)时,f'(x)=ex-1≥0,即f′(x)在区间[0,+∞)上为增函数;

    于是f′(x)的最小值为f′(0)=1.

    (2)证明:不妨设x1≤x2,构造函数K(x)=f(λ1x+λ2x2)-λ1f(x)-λ2f(x2)(x∈[0,x2]),

    则有K(x2)=f(λ1x22x2)-λ1f(x2)-λ2f(x2)=0,

    则K′(x)=λ1f′(λ1x+λ2x2)−λ1f′(x)=λ1(f′(λ1x+λ2x2)−f′(x)),

    而λ1x+λ2x2-x=(λ1-1)x+λ2x22(x2-x)≥0,所以λ1x+λ2x2≥x,

    由(1)知f′(x)在区间[0,+∞)上为增函数,

    所以f′(λ1x+λ2x2)−f′(x)≥0,即K′(x)≥0,

    所以K(x)在[0,x2]上单调递增,

    所以K(x)≤K(x2)=0,即f(λ1x12x2)≤λ1f(x1)+λ2f(x2).

    (3)先证对任意的x1,x2,x3∈[0,+∞)和实数λ1≥0,λ2≥0,λ3≥0,且λ123=1,

    总有f(λ1x12x23x3)≤λ1f(x1)+λ2f(x2)+λ3f(x3),f(λ1x1+λ2x2+λ3x3)=f((λ1+

    λ 2)(

    λ1

    λ1+λ2x1+

    λ2

    λ1+λ2x2)+λ3x3)≤(λ1+λ2)f(

    λ1

    λ1+λ2x1+

    λ2

    λ1+λ2x2)+λ3f(x3)≤(λ1+λ2)•(

    λ1

    λ1+λ2f(x1)+

    λ2

    λ1+λ2f(x2))+λ3f(x3)

    1f(x1)+λ2f(x2)+λ3f(x3),

    令λ1=λ2=λ3=

    1

    3,有f(

    x1+x2+x3

    3)≤

    1

    3(f(x1)+f(x2)+f(x3)),

    当x1≥0,x2≥0,x3≥0且x1+x2+x3=3时,有f(x1)+f(x2)+f(x3)≥3f(

    x1+x2+x3

    3)=3f(1)=3e−

    3

    2.

    所以f(x1)+f(x2)+f(x3)的最小值为3e-

    3

    2.

    点评:

    本题考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用;导数的运算;利用导数研究函数的单调性.

    考点点评: 本题考查利用导数研究函数的单调性、求函数的最值,考查学生综合运用知识分析问题解决问题的能力,考查学生对问题的转化能力,本题综合性强,难度大,能力要求高.