Question

9．已知集合A是同時(shí)滿足下列兩個(gè)性質(zhì)的函數(shù)f（x）的全體．
①函數(shù)f（x）在其定義域上是單調(diào)函數(shù)；
②f（x）的定義域內(nèi)存在區(qū)間[a，b]，使得f（x）在[a，b]上的值域?yàn)閇$\frac{a}{2}，\frac{2}$]．
（1）判斷f（x）=x³是否屬于M，若是，求出所有滿足②的區(qū)間[a，b]，若不是，說(shuō)明理由；
（2）若是否存在實(shí)數(shù)t，使得h（x）=$\sqrt{x-1}+t∈M$，若存在，求實(shí)數(shù)t的取值范圍；若不存在，說(shuō)明理由．

Answer 1

分析 （1）可以看出g（x）為增函數(shù)，滿足條件①，而方程x³=$\frac{x}{2}$有三個(gè)不同的解，從而滿足條件②，從而說(shuō)明g（x）屬于M，且可寫出所有滿足②的區(qū)間[a，b]；
（2）利用導(dǎo)數(shù)可得函數(shù)h（x）在定義域[1，+∞）上是增函數(shù)．若h（x）∈M，則存在a，b∈[1，+∞），且a＜b，使得h（a）=$\frac{a}{2}$，h（b）=$\frac{2}$，即a-2$\sqrt{a-1}$-2t=0，且b-2$\sqrt{b-1}$-2t=0．令$\sqrt{x-1}$=y（x≥1），則y≥0，于是關(guān)于y的方程y²-2y+1-2t=0在[0，+∞）上有2個(gè)不等實(shí)根，利用二次函數(shù)的性質(zhì)求得t的范圍．

解答 解：（1）g（x）=x³在R上為增函數(shù)，滿足性質(zhì)①；
解x³=$\frac{x}{2}$得，x=0，或x=±$\frac{\sqrt{2}}{2}$；
∴滿足性質(zhì)②；
∴g（x）屬于M，且滿足②的區(qū)間[a，b]為[-$\frac{\sqrt{2}}{2}$，0]，[0，$\frac{\sqrt{2}}{2}$]，或[-$\frac{\sqrt{2}}{2}$，$\frac{\sqrt{2}}{2}$]；
（2）函數(shù)h（x）的定義域是[1，+∞），
當(dāng)x＞1時(shí)，h′（x）=$\frac{1}{2\sqrt{x-1}}$＞0，故函數(shù)h（x）在[1，+∞）上是增函數(shù)，
若h（x）∈M，則存在a，b∈[1，+∞），且a＜b，
使得h（a）=$\frac{a}{2}$，h（b）=$\frac{2}$，即a-2$\sqrt{a-1}$-2t=0，且b-2$\sqrt{b-1}$-2t=0，
令$\sqrt{x-1}$=y（x≥1），則y≥0，
于是關(guān)于y的方程y²-2y+1-2t=0在[0，+∞）上有兩個(gè)不等的實(shí)根，
記u（y）=y²-2y+1-2t，
∴$\left\{\begin{array}{l}{△＞0}\\{u（0）≥0}\end{array}\right.$，∴t∈（0，$\frac{1}{2}$]．

點(diǎn)評(píng) 考查函數(shù)單調(diào)性的定義，函數(shù)值域的定義，f（x）滿足性質(zhì)②便說(shuō)明方程f（x）=$\frac{x}{2}$至少有兩個(gè)不同解，以及一元二次方程實(shí)數(shù)根的個(gè)數(shù)和判別式△的關(guān)系．