求函数f(x)=|2x-1|-2lnx最小值分析标题
开心田螺
2025-05-07 11:00:05
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为了找到函数$f(x) = |2x-1| - 2\ln x$的最小值,我们需要考虑绝对值函数的性质,并分段讨论。
首先,注意到绝对值函数$|2x-1|$会在$x=\frac{1}{2}$时改变其表达形式。因此,我们可以将问题分为两部分来解决:
1. 当$x \geq \frac{1}{2}$时,$|2x-1| = 2x-1$。
2. 当$x < \frac{1}{2}$时,$|2x-1| = -(2x-1) = 1-2x$。
接下来,我们分别对这两个区间进行分析。
### 对于$x \geq \frac{1}{2}$
函数变为$f(x) = (2x-1) - 2\ln x$。
为了找到极值点,我们计算导数并令其等于0:
\[f'(x) = 2 - \frac{2}{x} = 0\]
解得$x=1$。
检查二阶导数以确定是极大值还是极小值:
\[f''(x) = \frac{2}{x^2}\]
因为$f''(1) > 0$,所以在$x=1$处取得局部极小值。
计算该点的函数值:
\[f(1) = (2*1-1) - 2\ln 1 = 1\]
### 对于$x < \frac{1}{2}$
函数变为$f(x) = (1-2x) - 2\ln x$。
同样计算导数并令其等于0:
\[f'(x) = -2 - \frac{2}{x} = 0\]
这个方程没有实数解,意味着在这个区间内没有驻点。
由于在$x < \frac{1}{2}$区间内没有驻点,我们只需比较边界点$x=\frac{1}{2}$处的函数值与$x \geq \frac{1}{2}$区间内的极小值点$x=1$处的函数值。
计算$x=\frac{1}{2}$处的函数值:
\[f(\frac{1}{2}) = |2*\frac{1}{2}-1| - 2\ln \frac{1}{2} = 0 + 2\ln 2\]
由于$\ln 2 \approx 0.693$,则$2\ln 2 \approx 1.386$。
比较两个值得知,当$x=1$时,函数取得最小值$1$。
因此,函数$f(x) = |2x-1| - 2\ln x$的最小值为$1$。
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