设f(x)为[—a,a]上的连续偶函数且f(x)>0,令F(x)=∫ —a a |x—t|f(t)dt。 (Ⅰ)证明F'(x)单调增加; (Ⅱ)当x取何值时,F(x)取最小值; (Ⅲ)当F(x)的最小值为f(a)—a 2 —1时,求函数f(x)。
【正确答案】正确答案:(Ⅰ)F(x)=∫ —a a |x一t|f(t)dt=∫ —a x (x一t)f(t)dt+∫ x a (t一x)f(t)dt =x∫ —a x f(t)dt一∫ —a x tf(t)dt+∫ x a tf(t)dt — x∫ x a f(t)dt =x∫ —a x f(x)dt一∫ —a x tf(t)dt —∫ a x tf(t)dt+x∫ a x f(t)dt, F'(x)=f(t)dt+xf(x)一xf(x)一xf(x)+ ∫ a x f(t)dt+xf(x)=∫ —a x f(t)dt一∫ x a f(t)dt。 所以F"(x)=2f(x)>0,因此F"(x)为单调增加的函数。 (Ⅱ)因为F'(0)=∫ —a 0 f(x)dx一∫ 0 a f(x)dx,且f(x)为偶函数,所以F'(0)=0,又因为F"(0)> 0,所以x=0为F(x)的唯一极小值点,也为最小值点,且最小值为 F(0)=∫ —a a |t|(t)dt=2∫ 0 a tf(t)dt。 (Ⅲ)由2∫ 0 a tf(t)dt= f(a)一a 2 —1,两边求导得 2af(a)=f'(a)一2a, 于是 f'(x)—2xf(x)=2x, 解得 f(x)=[∫2xe —∫2xdx dx+C]e —∫2xdx =Cex 2 —1。 在2∫ 0 a tf(t)dt=f(a)一a 2 —1中令a=0得f(0)=1,则C=2,于是 f(x)= 2ex 2 —1。
【答案解析】