High School Mathematics Problem
<p>题目要求求函数 \( f(x) = (1-|x|)(e^x + e^{-x}) \) 的最大值。解答此题我们需要先找出函数的驻点,然后确定该点是否为最大值点。</p>
<p>首先,计算 \( f(x) \) 的导数 \( f'(x) \):</p>
\[
f'(x) = \begin{cases}
\frac{d}{dx}((1-x)(e^x + e^{-x})), & \text{if } x > 0 \\
\frac{d}{dx}((1+x)(e^x + e^{-x})), & \text{if } x < 0
\end{cases}
\]
<p>当 \( x > 0 \) 时:</p>
\[
f'(x) = -e^x - e^{-x} + (1-x)(e^x - e^{-x})
= -2e^{-x} + (1-x)2e^{-x}
= (1-3x)e^{-x}
\]
<p>当 \( x < 0 \) 时:</p>
\[
f'(x) = e^x + e^{-x} + (1+x)(e^x - e^{-x})
= 2e^x + (1+x)2e^{-x}
= (3+3x)e^x
\]
<p>找出 \( f'(x) = 0 \) 的点:</p>
\[
\text{当} x > 0, (1-3x)e^{-x} = 0 \Rightarrow 1-3x = 0 \Rightarrow x = \frac{1}{3}
\]
\[
\text{当} x < 0, (3+3x)e^x = 0 \Rightarrow 3+3x = 0 \Rightarrow x = -1
\]
<p>现在我们有两个驻点 \( x = \frac{1}{3} \) 和 \( x = -1 \)。我们需要确定这两点的函数值,并比较它们与 \( f(0) \) 处的函数值,因为 \( f(x) \) 在 \( x=0 \) 时是连续且可导的,而且 \( f(x) \) 在 \( x=0 \) 时可能有极值。</p>
<p>计算 \( f(\frac{1}{3}) \), \( f(-1) \), 和 \( f(0) \):</p>
\[
f(\frac{1}{3}) = (1-|\frac{1}{3}|)(e^\frac{1}{3} + e^{-\frac{1}{3}}) = \frac{2}{3}(e^\frac{1}{3} + e^{-\frac{1}{3}})
\]
\[
f(-1) = (1-|-1|)(e^{-1} + e^{1}) = 0
\]
\[
f(0) = (1-|0|)(e^0 + e^{0}) = 2
\]
<p>比较各个值,可以看出 \( f(0) = 2 \) 是所有计算出来值中的最大值。</p>
<p>所以,函数 \( f(x) = (1-|x|)(e^x + e^{-x}) \) 的最大值为 \( f(0) = 2 \)。</p>