Question

如圖（1）示，定義在D上的函數(shù)f（x），如果滿(mǎn)足：對(duì)?x∈D，?常數(shù)A，都有f（x）≥A成立，則稱(chēng)函數(shù)f（x）在D上有下界，其中A稱(chēng)為函數(shù)的下界．（提示：圖（1）、（2）中的常數(shù)A、B可以是正數(shù)，也可以是負(fù)數(shù)或零）

（Ⅰ）試判斷函數(shù)f（x）=x³+在（0，+∞）上是否有下界？并說(shuō)明理由；
（Ⅱ）又如具有如圖（2）特征的函數(shù)稱(chēng)為在D上有上界．請(qǐng)你類(lèi)比函數(shù)有下界的定義，給出函數(shù)f（x）在D上有上界的定義，并判斷（Ⅰ）中的函數(shù)在（-∞，0）上是否有上界？并說(shuō)明理由；
（Ⅲ）已知某質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方程為S（t）=at-2，要使在t∈[0，+∞）上的每一時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)的瞬時(shí)速度是以A=為下界的函數(shù)，求實(shí)數(shù)a的取值范圍．

Answer 1

【答案】分析：（I）解法1：利用導(dǎo)數(shù)確定函數(shù)的最小值，即可得出結(jié)論；
解法2：利用基本不等式求最值，即可得出結(jié)論；
（II）類(lèi)比函數(shù)有下界的定義，看過(guò)函數(shù)有上界的定義，并可判斷（Ⅰ）中的函數(shù)在（-∞，0）上有上界；
（III）求導(dǎo)函數(shù)，依題意得對(duì)?t∈[0，+∞）有，分離參數(shù)求最值，即可得出結(jié)論．
解答：解：（Ⅰ）
解法1：∵，由f'（x）=0得，x⁴=16，∵x∈（0，+∞），
∴x=2，-------------------------------（2分）
∵當(dāng)0＜x＜2時(shí)，f'（x）＜0，∴函數(shù)f（x）在（0，2）上是減函數(shù)；
當(dāng)x＞2時(shí)，f'（x）＞0，∴函數(shù)f（x）在（2，+∞）上是增函數(shù)；
∴x=2是函數(shù)的在區(qū)間（0，+∞）上的最小值點(diǎn)，
∴對(duì)?x∈（0，+∞），都有f（x）≥32，-----------------------------------（4分）
即在區(qū)間（0，+∞）上存在常數(shù)A=32，使得對(duì)?x∈（0，+∞）都有f（x）≥A成立，
∴函數(shù)在（0，+∞）上有下界．---------------------------（5分）
解法2：∵x＞0∴
當(dāng)且僅當(dāng)即x=2時(shí)“=”成立
∴對(duì)?x∈（0，+∞），都有f（x）≥32，
即在區(qū)間（0，+∞）上存在常數(shù)A=32，使得對(duì)?x∈（0，+∞）都有f（x）≥A成立，
∴函數(shù)在（0，+∞）上有下界．]
（Ⅱ）類(lèi)比函數(shù)有下界的定義，函數(shù)有上界可以這樣定義：
定義在D上的函數(shù)f（x），如果滿(mǎn)足：對(duì)?x∈D，?常數(shù)B，都有f（x）≤B成立，則稱(chēng)函數(shù)f（x）在D上有上界，其中B稱(chēng)為函數(shù)的上界．---------------------------（8分）
設(shè)x＜0，則-x＞0，由（Ⅰ）知，對(duì)?x∈（0，+∞），都有f（x）≥32，
∴f（-x）≥32，∵函數(shù)為奇函數(shù)，∴f（-x）=-f（x）
∴-f（x）≥32，∴f（x）≤-32------------------------------------------（9分）
即存在常數(shù)B=-32，對(duì)?x∈（-∞，0），都有f（x）≤B，
∴函數(shù)在（-∞，0）上有上界．---------------------------（10分）
（Ⅲ）質(zhì)點(diǎn)在t∈[0，+∞）上的每一時(shí)刻的瞬時(shí)速度----------------（11分）
依題意得對(duì)?t∈[0，+∞）有
∴對(duì)?t∈[0，+∞）恒成立
令，
∵函數(shù)g（t）在[0，+∞）上為減函數(shù)．
∴
∴．------------------------------------------------（14分）
點(diǎn)評(píng)：本題考查新定義，考查學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力，考查導(dǎo)數(shù)知識(shí)的運(yùn)用，考查函數(shù)的最值，屬于中檔題．