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则
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,
得
−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则
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,
则
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.