在y=3xy=3^{x},y=log⁡0.3xy=\log _{0.3}x,y=x3y=x^{3},y=xy= \sqrt {x},这四个函数中当0<x1<x2<10 < x_{1} < x_{2} < 1时,使f(x1+x22)<f(x1)+f(x2)2f( \dfrac {x_{1}+x_{2}}{2}) < \dfrac {f(x_{1})+f(x_{2})}{2}恒成立的函数的个数是()()
A. 00
B. 11
C. 22
D. 33

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完整解法

1. 理解题干中不等式的几何意义

由题意,在区间 (0,1)(0, 1) 上当 0<x1<x2<10 < x_{1} < x_{2} < 1 时,
f(x1+x22)<f(x1)+f(x2)2f\left( \frac {x_{1}+x_{2}}{2}\right) < \frac {f(x_{1})+f(x_{2})}{2}
该不等式在几何上表示:函数图象上任意两点连线的中点都在函数图象相应点(即自变量取这两点横坐标中点时对应的函数图象上的点)的上方。满足该性质的函数在区间 (0,1)(0, 1) 上是严格下凸的(在中文教材中通常称为“凹函数”)。

2. 逐个分析四个函数在 $(0, 1)$ 上的图象与凹凸性

分析给出的四个函数在区间 (0,1)(0, 1) 上的图象特征:

  1. 对于指数函数 y=3xy=3^{x},由于底数 3>13 > 1,其自变量增加时,函数值增加得越来越快,图象凹向上,满足 f(x1+x22)<f(x1)+f(x2)2f\left( \frac {x_{1}+x_{2}}{2}\right) < \frac {f(x_{1})+f(x_{2})}{2} 恒成立;
  2. 对于对数函数 y=log⁡0.3xy=\log _{0.3}x,由于底数 0.3∈(0,1)0.3 \in (0, 1),其自变量增加时,函数值减小得越来越慢,图象凹向上,满足 f(x1+x22)<f(x1)+f(x2)2f\left( \frac {x_{1}+x_{2}}{2}\right) < \frac {f(x_{1})+f(x_{2})}{2} 恒成立;
  3. 对于幂函数 y=x3y=x^{3},在 (0,1)(0, 1) 上其一阶导数 y′=3x2y'=3x^2 单调递增(二阶导数 y′′=6x>0y''=6x>0),图象凹向上,满足 f(x1+x22)<f(x1)+f(x2)2f\left( \frac {x_{1}+x_{2}}{2}\right) < \frac {f(x_{1})+f(x_{2})}{2} 恒成立;
  4. 对于幂函数 y=xy=\sqrt{x},在 (0,1)(0, 1) 上其一阶导数 y′=12xy'=\frac{1}{2\sqrt{x}} 单调递减(二阶导数 y′′=−14x−3/2<0y''=-\frac{1}{4}x^{-3/2}<0),图象凸向上,满足 f(x1+x22)>f(x1)+f(x2)2f\left( \frac {x_{1}+x_{2}}{2}\right) > \frac {f(x_{1})+f(x_{2})}{2}。
    因此,满足条件的函数有 y=3xy=3^{x},y=log⁡0.3xy=\log _{0.3}x 和 y=x3y=x^{3},共 33 个。

3. 确定最终选项

综上分析,满足条件的函数个数为 33。
因此正确选项为 D。

答案

D

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