问题


以下是关于大学数学的单项选择题,请直接给出正确答案的选项。
题目:设函数 $f(x)=2^{\frac{1}{x-3}}$, 则 ( )
A. 在其有定义的任何区间 $\left(x_1, x_2\right)$ 内, $f(x)$ 必是单调增加的
B. 在其有定义的任何区间 $\left(x_1, x_2\right)$ 内, $f(x)$ 必是单调减少的
C. 在点 $x_1$ 及 $x_2$ 处有定义, 且 $x_1<x_2$ 时, 必有 $f\left(x_1\right)>f\left(x_2\right)$
D. 在点 $x_1$ 及 $x_2$ 处有定义, 且 $x_1<x_2$ 时, 必有 $f\left(x_1\right)<f\left(x_2\right)$
答案是:

答案

模型 模型答案 正确答案
金声玉亮2.0

B
B
deepseekr1

函数 $f(x)=2^{\frac{1}{x-3}}$ 的定义域为 $(-\infty, 3) \cup (3, +\infty)$。分析其单调性:

1. **求导分析**:
令 $u = \frac{1}{x-3}$,则 $f(x) = 2^u$。导数为:
\[
f'(x) = 2^u \cdot \ln 2 \cdot u' = 2^{\frac{1}{x-3}} \cdot \ln 2 \cdot \left(-\frac{1}{(x-3)^2}\right).
\]
由于 $2^{\frac{1}{x-3}} > 0$,$\ln 2 > 0$,且 $-\frac{1}{(x-3)^2} < 0$,因此 $f'(x) < 0$。
这表明函数在定义域的每个子区间 $(-\infty, 3)$ 和 $(3, +\infty)$ 内均单调递减。

2. **选项分析**:
- **选项A/B**:
由于导数始终为负,函数在定义域的任何子区间内均单调递减,故 **选项B正确**,选项A错误。
- **选项C/D**:
当 $x_1$ 和 $x_2$ 位于不同子区间时(如 $x_1 \in (-\infty, 3)$,$x_2 \in (3, +\infty)$),可能出现 $f(x_1) < f(x_2)$ 的情况(例如 $x_1=2$,$x_2=4$ 时,$f(2)=0.5 < f(4)=2$),故选项C和D均不成立。

**答案:B**
B
gpto1 B B
GPT-4o 答案是: B. 在其有定义的任何区间 $\left(x_1, x_2\right)$ 内, $f(x)$ 必是单调减少的 B
llama3.1-70B-Instruct

A
B
llama3.1-405B-Instruct

B
B
DeepSeek-Coder-V2 答案是: B B
Qwen2-72B-Instruct B. 在其有定义的任何区间 $\left(x_1, x_2\right)$ 内, $f(x)$ 必是单调减少的

解析:函数 $f(x)=2^{\frac{1}{x-3}}$ 的定义域为 $x \neq 3$。考虑其导数 $f'(x)$ 来判断函数的增减性。$f'(x) = 2^{\frac{1}{x-3}} \cdot \ln(2) \cdot \left(-\frac{1}{(x-3)^2}\right)$。由于 $2^{\frac{1}{x-3}} > 0$ 和 $\ln(2) > 0$,而 $-\frac{1}{(x-3)^2} < 0$,所以 $f'(x) < 0$,这意味着函数在其定义域内单调减少。因此,正确选项是 B。选项 C 和 D 分别描述了函数单调减少和增加的特殊情况,但 B 选项更全面地描述了函数的性质。
B
baichuan4 C B
doubao 这道题主要考查了函数单调性的判断。

函数$f(x)=2^{\frac{1}{x-3}}$的定义域为$(-\infty,3)\cup(3,+\infty)$。

令$u=\frac{1}{x-3}$,则当$x\in(-\infty,3)$时,$u=\frac{1}{x-3}$单调递减,此时$y=2^u$单调递增,根据复合函数“同增异减”原则,$f(x)$在$(-\infty,3)$上单调递减;当$x\in(3,+\infty)$时,$u=\frac{1}{x-3}$单调递减,此时$y=2^u$单调递增,$f(x)$在$(3,+\infty)$上单调递减。

逐一分析选项:
- 选项 A:$f(x)$在定义域内不是单调增加的,A 错误。
- 选项 B:$f(x)$在定义域内是单调递减的,B 正确。
- 选项 C:当$x_1<x_2$时,必有$f(x_1)>f(x_2)$说法错误,C 错误。
- 选项 D:当$x_1<x_2$时,必有$f(x_1)<f(x_2)$说法错误,D 错误。

综上,答案是 B。
B
minimax 首先,我们来分析函数 $f(x)=2^{\frac{1}{x-3}}$ 的性质。

函数 $f(x)$ 在 $x=3$ 处没有定义,因为分母不能为零。对于 $x>3$,随着 $x$ 的增加,$\frac{1}{x-3}$ 的值会减少,因此 $2^{\frac{1}{x-3}}$ 的值也会减少,即函数 $f(x)$ 在 $x>3$ 的区间上是单调递减的。

对于 $x<3$,随着 $x$ 的减少,$\frac{1}{x-3}$ 的值会增加(因为分母的绝对值变大,而分母为负数),因此 $2^{\frac{1}{x-3}}$ 的值也会增加,即函数 $f(x)$ 在 $x<3$ 的区间上是单调递增的。

所以,对于选项:

A. 在其有定义的任何区间 $\left(x_1, x_2\right)$ 内, $f(x)$ 必是单调增加的 —— 错误,因为当 $x>3$ 时,函数是单调递减的。

B. 在其有定义的任何区间 $\left(x_1, x_2\right)$ 内, $f(x)$ 必是单调减少的 —— 错误,因为当 $x<3$ 时,函数是单调递增的。

C. 在点 $x_1$ 及 $x_2$ 处有定义, 且 $x_1<x_2$ 时, 必有 $f\left(x_1\right)>f\left(x_2\right)$ —— 错误,因为当 $x_1$ 和 $x_2$ 都大于3时,$f\left(x_1\right)<f\left(x_2\right)$。

D. 在点 $x_1$ 及 $x_2$ 处有定义, 且 $x_1<x_2$ 时, 必有 $f\left(x_1\right)<f\left(x_2\right)$ —— 正确,因为当 $x_1$ 和 $x_2$ 都大于3时,$f(x)$ 是单调递减的。

答案是 D.
B
kimi 要确定函数 $f(x)=2^{\frac{1}{x-3}}$ 的单调性,我们需要考虑函数的定义域和导数。

首先,函数的定义域是 $x \neq 3$,因为当 $x=3$ 时,分母为零,函数无定义。

接下来,我们考虑函数的导数。为了找到导数,我们可以使用链式法则。设 $u = \frac{1}{x-3}$,则 $f(x) = 2^u$。

$u$ 的导数是 $u' = -\frac{1}{(x-3)^2}$,而 $2^u$ 的导数是 $2^u \ln(2)$。

因此,$f'(x) = (2^u \ln(2)) \cdot (-\frac{1}{(x-3)^2}) = -2^{\frac{1}{x-3}} \ln(2) \frac{1}{(x-3)^2}$。

由于 $2^{\frac{1}{x-3}}$ 总是正的,$\ln(2)$ 也是正的,而 $(x-3)^2$ 总是正的,所以 $f'(x)$ 的符号取决于 $-1$,这意味着 $f'(x)$ 总是负的。

因此,函数 $f(x)$ 在其定义域内是单调减少的。

所以正确答案是:
B. 在其有定义的任何区间 $\left(x_1, x_2\right)$ 内, $f(x)$ 必是单调减少的
B
wenxinyiyan A. B
zhipu 正确答案是 C。

解释如下:

函数 \( f(x) = 2^{\frac{1}{x-3}} \) 的定义域是 \( x \neq 3 \)。为了分析其单调性,我们需要考察其导数。

首先,计算 \( f(x) \) 的导数:
\[ f'(x) = \frac{d}{dx} \left( 2^{\frac{1}{x-3}} \right) \]
利用链式法则和指数函数的导数公式,有:
\[ f'(x) = 2^{\frac{1}{x-3}} \cdot \ln(2) \cdot \frac{d}{dx} \left( \frac{1}{x-3} \right) \]
\[ \frac{d}{dx} \left( \frac{1}{x-3} \right) = -\frac{1}{(x-3)^2} \]
因此,
\[ f'(x) = 2^{\frac{1}{x-3}} \cdot \ln(2) \cdot \left( -\frac{1}{(x-3)^2} \right) \]
\[ f'(x) = -\frac{\ln(2) \cdot 2^{\frac{1}{x-3}}}{(x-3)^2} \]

由于 \( \ln(2) > 0 \) 且 \( 2^{\frac{1}{x-3}} > 0 \) 对于所有 \( x \neq 3 \),所以 \( f'(x) < 0 \) 对于所有 \( x \neq 3 \)。这表明 \( f(x) \) 在其定义域内是严格单调递减的。

因此,若 \( x_1 < x_2 \) 且 \( x_1, x_2 \neq 3 \),则必有 \( f(x_1) > f(x_2) \)。

综上所述,正确答案是 C。
B
gpto1 B B
deepseekv3 C B