题目
讨论下列函数的有界性:(1) (x)=dfrac (x)(1+{x)^2}-|||-(2) (x)=dfrac (1+{x)^2}(1+{x)^4}
讨论下列函数的有界性:

题目解答
答案
解:
(1)因为

所以,

是有界函数.
(2)
令
,代入
有

所以,

是有界函数.
解析
考查要点:判断函数的有界性,即是否存在常数$M$,使得$|f(x)| \leq M$对所有$x$成立。
解题核心思路:
- 寻找分母与分子的关系,通过不等式放缩或变量代换,将函数表达式转化为易于分析的形式。
- 应用基本不等式(如均值不等式)或求导法,找到函数的最大值或最小值,从而确定有界性。
破题关键点:
- 第一题:利用分母$1+x^2 \geq 2|x|$,将分数化简为$\frac{1}{2}$。
- 第二题:通过变量代换$t=1+x^2$,将函数转化为关于$t$的分式,再通过求导或不等式分析最大值。
第(1)题
分母放缩
由均值不等式,对任意实数$x$,有:
$x^2 + 1 \geq 2|x|$
因此,分母$1+x^2 \geq 2|x|$。
分数化简
$\left| \frac{x}{1+x^2} \right| = \frac{|x|}{1+x^2} \leq \frac{|x|}{2|x|} = \frac{1}{2}$
当$x \neq 0$时成立;当$x=0$时,值为$0$,显然满足不等式。因此,$f(x)$有界。
第(2)题
变量代换
令$t = 1 + x^2$($t \geq 1$),则$x^4 = (x^2)^2 = (t-1)^2$,原函数变为:
$f(t) = \frac{t}{1 + (t-1)^2} = \frac{t}{t^2 - 2t + 2}$
求导找极值
对$f(t)$求导并令导数为零:
$f'(t) = \frac{-t^2 + 2}{(t^2 - 2t + 2)^2} = 0 \implies t = \sqrt{2}$
计算最大值
当$t = \sqrt{2}$时:
$f(\sqrt{2}) = \frac{\sqrt{2}}{(\sqrt{2})^2 - 2\sqrt{2} + 2} = \frac{\sqrt{2}}{4 - 2\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{2} + 1}{2}$
因此,$|f(x)| \leq \frac{\sqrt{2} + 1}{2}$,函数有界。