题目
[例8](2017,数二)设二阶可导函数f(x)满足 f(1)=f(-1)=1 (0)=-1, 且-|||-''(x)gt 0, 则-|||-(A) (int )_(-1)^1f(x)dxgt 0. (B) (int )_(-1)^1f(x)dxlt 0.-|||-(C) (int )_(-1)^0f(x)dxgt (int )_(0)^1f(x)dx. (D) (int )_(-1)^0f(x)dxlt (int )_(0)^1f(x)dx. 【B】

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查函数的凹凸性与积分性质的综合应用,需要结合函数图像的几何特征分析积分值的正负。
解题核心思路:
- 凹凸性分析:由$f''(x) > 0$可知,函数$f(x)$在区间$[-1,1]$上是凹向上的,即图像形状类似“∩”型。
- 关键点分析:已知$f(-1)=f(1)=1$,$f(0)=-1$,说明函数在$x=0$处取得极小值,两侧向两端点上升。
- 积分性质:积分$\int_{-1}^{1}f(x)dx$的正负取决于函数在区间内的正负区域面积代数和。通过分析函数图像与$x$轴的交点,判断正负区域的面积大小关系。
破题关键点:
- 凹向上函数在$x=0$处最低,两侧对称上升,但中间负面积可能更大。
- 构造特例函数(如二次函数)验证积分结果,推广到一般情况。
函数图像分析
- 凹凸性:$f''(x) > 0$说明$f(x)$在区间$[-1,1]$上凹向上,图像类似“∩”型。
- 极值点:$x=0$是极小值点,$f(0)=-1$,两侧$f(-1)=f(1)=1$,函数从两端点向中间下降。
- 零点分布:函数在区间$(-1,0)$和$(0,1)$各有一个零点,将积分区间分为三段:
- $[-1, a)$:$f(x) > 0$(正面积)
- $(a, b)$:$f(x) < 0$(负面积)
- $(b, 1]$:$f(x) > 0$(正面积)
积分比较
- 特例验证:构造二次函数$f(x)=2x^2-1$(满足所有条件),计算积分:
$\int_{-1}^{1}(2x^2-1)dx = \left[\frac{2}{3}x^3 - x\right]_{-1}^{1} = -\frac{2}{3} < 0$
说明正区域面积总和小于负区域面积总和。 - 一般情况:凹向上函数在中间区域下降幅度较大,导致负面积占比更大,整体积分必然小于$0$。