解答题 4.(2000年试题,十一)函数f(x)在[0,+∞)上可导,f(0)=1,且满足等式
【正确答案】由题设此式两边对x求导,得(x+1)f''(x)+f'(x)+f(x)+(x+1)f'(x)一f(x)=0,即(x+1)''(x)+(x+2).f'(x)=0此为关于f'(x)的可分离变量方程,令f'(x)=u,则f''(x)=u',因此两边积分可得(1)又由原题设等式知f'(0)+f(0)=0,且已知条件f(0)=1可推知f'(0)=一1,代入(1)式,解得C=-1,所以关于(2)中不等式的证明,可采用以下两种方法:(I)由(1)已知结论f'(x)当x≥0时,f'(x)<0,从而f(x)单调减少.又由f(0)=1,知f(x)≤f(0)=1,x≥0引入辅助函数φ(x)=f(x)一e-x,显然有φ(0)=0,且从而φ(x)单调增加,即当x≥0时,有φ(x)≥φ(0),即φ(0)≥e-x.综上,当x≥0时,e-sf(x)≤1成立.(Ⅱ)同样由(1)知,则当x≥0时,所以e-2≤f(x)≤1[评注]如果已知f'(x)的表达式或某种性质,但很难通过不定积分求出f(x)的表达式,则可以通过变限积限积分建立f(x)与f'(x)之间的联系,即有
【答案解析】