已知M是所有同时满足下列两个性质的函数f(x)的集合:

1个回答

  • 解题思路:(1)利用函数的单调性定义推导函数是否单调,然后假设满足条件②,利用单调性求最值,进行推导;(2)先单调性可以利用定义法证明函数的单调性,然后数形结合,利用根的存在性定理说明存在性;(3)函数在定义域R上连续,利用函数的性质证明单调,然后假设属于M,求m范围.

    (1)设x1,x2∈[0,+∞),且x1<x2

    g(x1)-g(x2)=-x

    21+x

    22=(x2+x1)(x2-x1),

    ∵x1,x2∈[0,+∞),x1<x2

    ∴x2+x1>0,x2-x1>0,

    ∴(x2+x1)(x2-x1)>0,

    即g(x1)-g(x2)>0,

    g(x1)>g(x2),

    函数g(x)=-x2(x∈[0,+∞))在其定义域上是单调递减,满足①;

    假设函数g(x)∈M,则存在区间[a,b]使得f(x)在[a,b]上的最小值是a,最大值是b.

    又由①可知函数g(x)=-x2(x∈[0,+∞))在其定义域上是单调递减,

    则函数g(x)在其[a,b]上是单调递减,

    −a2=b

    −b2=a

    b>a≥0满足条件的解不存在,

    则假设不成立,函数g(x)=-x2(x∈[0,+∞))不属于集合M.

    (2)证明:函数f(x)=3log2x定义域为{x|x>0},

    设x1,x2∈(0,+∞),且x1<x2

    f(x1)-f(x2)=3log2x1-3log2x2=3log2

    x1

    x2,

    ∵x1,x2∈(0,+∞),且x1<x2

    x1

    x2<1,

    ∴3log2

    x1

    x2<0,

    ∴f(x1)-f(x2)<0,

    即f(x1)<f(x2),

    函数f(x)=3log2x在其定义域上是单调递增.

    假设f(x)∈M,在函数f(x)的定义域内存在闭区间[a,b],使得f(x)在[a,b]上的最小值是a,最大值是b,

    3log2a=a

    3log2b=b,令g(x)=2

    x/3]-x,则有g(1)>0,g(3)<0,g(9)<0,g(12)>0,如右图

    存在1<a<3,9<b<12,使得g(a)=0,g(b)=0,

    也就是函数f(x)的定义域内存在闭区间[a,b]使得f(x)在[a,b]上的最小值是a,最大值是b

    综上,函数f(x)=3log2x属于集合M得证.

    (3)m=0时,函数f(x)=0,不属于M,则m≠0

    f(x)的定义域为R,函数f(x)=[mx

    1+|x|=

    m

    1/x+1,x>0

    0,x=0

    m

    1

    x−1,x<0]

    当m>0时,f(x)分别在(-∞,0)和(0,+∞)上单调递增,且∀x<0,f(x)<0,∀x>0,f(x)>0,则f(x)在R上单调递增,

    同理可证当m<0时,f(x)在R上单调递减,则函数在定义域上为单调函数.

    若函数f(x)=

    mx

    1+|x|属于集合M,则在函数f(x)的定义域R内存在闭区间[a,b]使得f(x)在[a,b]上的最小值是a,最大值是b.

    即方程数

    mx

    1+|x|=x有两个不等实根,也就是

    m

    1+|x|=1,则m=1+|x|≥1

    综上,m≥1

    点评:

    本题考点: 函数的最值及其几何意义.

    考点点评: 本题新定义题,注意条件的使用,在(2)中转化为函数后,使用根的存在性定理判断,降低计算难度.