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(2006北京西城模拟)设M是由满足下列条件的函数f(x)构成的集合:“①方程f(x)-x=0有实根;②函数f(x)的导数满足”.

(1)判断函数是否是集合M中的元素,并说明理由;

(2)集合M中的元素f(x)具有下面的性质:“若f(x)的定义域为D,则对于任意[m,n],都存在,使得等式成立”,试用这一性质证明:方程f(x)-x=0只有一个实数根;

(3)设是方程f(x)-x=0的实数根,求证:对于f(x)定义域中任意的,,当,且时,.

答案:略
解析:

解析:(1)因为,所以,满足条件,

又因为当x=0时,f(0)=0,所以方程f(x)-x=0有实数根0.

所以函数是集合M中的元素.

(2)假设方程f(x)-x=0存在两个实数根α,β(α≠β),则f(α)-α=0,f(β)-β=0,不妨设α<β,根据题意存在实数,使得等式成立,

因为f(α)=α,f(β)=β,且α≠β,所以,

与已知矛盾,所以方程f(x)-x=0只有一个实数根;

(3)不妨设,因为,所以f(x)为增函数,所以,又因为,所以函数f(x)-x为减函数,

所以,

所以,即,,

所以.


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