- 函数的单调性及单调区间
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己知f(x)是R上的增函数,且f(-1)=-1,f(2)=2,设P={x|f(x+t)<2},Q={x|f(x)<-1},若t≥3,则集合P,Q之间的关系是 ______.
正确答案
∵f(x)是R上的增函数,且f(-1)=-1,f(2)=2,
∴f(x+t)<2等价于x+t<2
即x<2-t
又∵t≥3
∴x<a≤-1
即P=(-∞,-1)
f(x)<-1等价于x<-1
故P⊆Q
故答案:P⊆Q
已知函数f(x)是定义在R上的偶函数,且x≥0时,f(x)=()x.
(I)求f(-1)的值;
(II)求函数f(x)的值域A;
(III)设函数g(x)=的定义域为集合B,若A⊆B,求实数a的取值范围.
正确答案
(I)∵函数f(x)是定义在R上的偶函数
∴f(-1)=f(1)
又x≥0时,f(x)=()x
∴f(1)=,即f(-1)=
.
(II)由函数f(x)是定义在R上的偶函数,
可得函数f(x)的值域A即为
x≥0时,f(x)的取值范围,
当x≥0时,0<()x≤1
故函数f(x)的值域A=(0,1].
(III)∵g(x)=
定义域B={x|-x2+(a-1)x+a≥0}={x|x2-(a-1)x-a≤0}
方法一:由x2-(a-1)x-a≤0得(x-a)(x+1)≤0
∵A⊆B∴B=[-1,a],且a≥1(13分)
∴实数a的取值范围是{a|a≥1}
方法二:设h(x)=x2-(a-1)x-a
A⊆B当且仅当即
∴实数a的取值范围是{a|a≥1}
已知奇函数f(x)在(-∞,0)∪(0,+∞)上有定义,在(0,+∞)上是增函数,f(1)=0,又知函数g(θ)=sin2θ+mcosθ-2m,θ∈[0,],集合M={m|恒有g(θ)<0},N={m|恒有f(g(θ))<0},求M∩N.
正确答案
∵奇函数f(x)在(0,+∞)上是增函数,∴f(x)在(-∞,0)上也是增函数,
又由f(1)=0得f(-1)=-f(1)=0
∴满足的条件是
即g(θ)<-1(θ∈[0,]),即sin2θ+mcosθ-2m<-1,
也即-cos2θ+mcosθ-2m+2<0.
令t=cosθ,则t∈[0,1],又设δ(t)=-t2+mt-2m+2,0≤t≤1
要使δ(t)<0,必须使δ(t)在[0,1]内的最大值小于零
1°当<0即m<0时,δ(t)max=δ(0)=-2m+2,解不等式组
知m∈∅
2°当0≤≤1即0≤m≤2时,δ(t)max=
,
由<0,解得4-2
≤m≤4+2
,故有2≥m≥4-2
当>1即m>2时,δ(t)max=-m+1,解不等式组
得m>2
综上:M∩N={m|m>4-2 }
已知函数f(x),若f(x)=x,则称x为f(x)的“不动点”;若f(f(x))=x,则称x为f(x)的“稳定点”.记集合A={x|f(x)=x},B={x|f(f(x))=x}
(1)已知A≠∅,若f(x)是在R上单调递增函数,是否有A=B?若是,请证明.
(2)记|M|表示集合M中元素的个数,问:(i)若函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0),若|A|=0,则|B|是否等于0?若是,请证明,(ii)若|B|=1,试问:|A|是否一定等于1?若是,请证明.
正确答案
(1)证明:有A=B.先证
任取x0∈A,则f(x0)=x0,f(f(x0))=f(x0)=x0,
∴x0∈B,∴A⊆B;
再证 任取y0∈B,f(f(y0))=y0,
若f(y0)≠y0,不妨设f(y0)>y0,
由单调递增可知:f(f(y0))>f(y0)>y0,与f(f(y0))=y0矛盾,
同理f(y0)<y0也矛盾,所以f(y0)=y0,∴B⊆A,
综上,A=B.
(2)(i)若|A|=0,则|B|=0,下面证明:
若a>0,由于f(x)=x无实根,则对任意实数x,f(x)>x,从而f(f(x))>f(x)>x,
故f(f(x))=x无实根;
同理,若a<0,对任意实数x,f(x)<x,从而f(f(x))<f(x)<x,
故f(f(x))=x也无实根,
所以|B|=0.
(ii)若|B|=1,则|A|=1,下面证明:
存在性:不妨设x0是B中唯一元素,则f(f(x0))=x0,
令f(x0)=t,f(t)=x0,那么f(f(t))=f(x0),而f(x0)=t,故f(f(t))=t,说明t也是f(f(x))的不动点,
由于f(f(x))只有唯一的不动点,故x0=t,即f(t)=t,这说明t也是f(x)的不动点,从而存在性得证;
以下证明唯一性:若f(x)还有另外一个不动点m,即f(m)=m,m≠t,
则f(f(m))=f(m)=m,这说明f(f(x))还有另外一个稳定点m与题设矛盾.
故唯一性得证.
已知函数f(x)=x+.
(1)求证:函数f(x)在区间[2,+∞)上是增函数;
(2)设集合M={y|y=f(x)-x,x∈[-1,0)∪(0,2]},求集合M.
正确答案
(1)证明:∵f′(x)=1-,又x∈[2,+∞),
∴0<≤
,-
≤-
<0,
≤1-
<1,
即f′(x)≥>0,
∴函数f(x)在区间[2,+∞)上是增函数;
(2)∵|y=f(x)-x=,在(-∞,0),(0,+∞)为减函数,又x∈[-1,0)∪(0,2],
∴y≤-2或y≥1.
∴M={y|y≤-2或y≥1}.
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