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定义在R上的函数f(x)满足f(x+2)=f(x),且f(-x)=-f(x),当x∈(0,1)时,f(x)=2的x次幂/(4的x次幂+1)。(1).求f(x)在[-1,1...
定义在R上的函数f(x)满足f(x+2)=f(x),且f(-x)= - f(x) ,当x∈(0,1)时,f(x)=2的x次幂/(4的x次幂+1)。
(1).求f(x)在[-1,1]上的解析式;
(2).证明f(x)在(0,1)上是减函数;
(3).当λ取何值时,方程f(x)=λ在[-1,1]上有解。
此题为佛山市高一月考题、我吉林的、感觉好难、跪求!!!
分数没问题、!! 展开
(1).求f(x)在[-1,1]上的解析式;
(2).证明f(x)在(0,1)上是减函数;
(3).当λ取何值时,方程f(x)=λ在[-1,1]上有解。
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解:(1)x∈(0,1)时,-x∈(-1,0),
又f(-x)= - f(x)=-2的x次幂/(4的x次幂+1),令-x=t,得x=-t代入
f(-x)=-2的x次幂/(4的x次幂+1)整理得
f(t)=-2的t次幂/(4的t次幂+1),所以,当x∈(-1,0)时,
f(x)=-2的x次幂/(4的x次幂+1)。
又定义在R上的奇函数有f(0)=0,故x=0时,f(x)=0
由f(x+2)=f(x),取x=-1代入得f(1)=f(-1),由于已知函数为奇函数,应该有f(-1)=-f(1),故得f(1)=f(-1)=0
综上得f(x)在[-1,1]上的表达式为分段函数即:
x∈(0,1)时,f(x)=2的x次幂/(4的x次幂+1)。
x∈(-1,0)时,f(x)=-2的x次幂/(4的x次幂+1)。
x∈{-1,0,1}时,f(x)=0
(2)证明:设0<x1<x2<1,
f(x1)-f(x2)=[2的x1次幂/(4的x1次幂+1)]-[2的x2次幂/(4的x2次幂+1)]
将等式右边通分整理得
f(x1)-f(x2)=[(2的x2次幂-2的x1次幂)×(2的(x1+x2)次幂-1)]/[(4的x1次幂+1)×(4的x2次幂+1)]
由x1<x2及指数函数性质可得上式f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2)
故f(x)在(0,1)上是减函数;
(3)当λ=0时,f(x)=0在[-1,1]上有三个解,即x=-1,0,1
当λ>0时,f(x)=λ,由(1)中的函数表达式得:
2的x次幂/(4的x次幂+1)=λ,整理得:λ×4的x次幂-2的x次幂+λ=0
即:λ×2的2x次幂-2的x次幂+λ=0此为以2的x次幂为未知数的一元二次方程,
由判别式△≥0且两根均为正数得:
△=1-4×λ的平方≥0,解此不等式得:-1/2≤λ≤1/2,又λ>0,
故0<λ≤1/2
当λ<0时,f(x)=λ,由(1)中的函数表达式得:
-2的x次幂/(4的x次幂+1)=λ,整理得:λ×4的x次幂+2的x次幂+λ=0
即:λ×2的2x次幂+2的x次幂+λ=0此为以2的x次幂为未知数的一元二次方程,
由判别式△≥0且两根均为正数得:
△=1-4×λ的平方≥0,解此不等式得:-1/2≤λ≤1/2,又λ<0,
故-1/2≤λ<0
综上可知,当-1/2≤λ≤1/2时,方程f(x)=λ在[-1,1]上有解。
又f(-x)= - f(x)=-2的x次幂/(4的x次幂+1),令-x=t,得x=-t代入
f(-x)=-2的x次幂/(4的x次幂+1)整理得
f(t)=-2的t次幂/(4的t次幂+1),所以,当x∈(-1,0)时,
f(x)=-2的x次幂/(4的x次幂+1)。
又定义在R上的奇函数有f(0)=0,故x=0时,f(x)=0
由f(x+2)=f(x),取x=-1代入得f(1)=f(-1),由于已知函数为奇函数,应该有f(-1)=-f(1),故得f(1)=f(-1)=0
综上得f(x)在[-1,1]上的表达式为分段函数即:
x∈(0,1)时,f(x)=2的x次幂/(4的x次幂+1)。
x∈(-1,0)时,f(x)=-2的x次幂/(4的x次幂+1)。
x∈{-1,0,1}时,f(x)=0
(2)证明:设0<x1<x2<1,
f(x1)-f(x2)=[2的x1次幂/(4的x1次幂+1)]-[2的x2次幂/(4的x2次幂+1)]
将等式右边通分整理得
f(x1)-f(x2)=[(2的x2次幂-2的x1次幂)×(2的(x1+x2)次幂-1)]/[(4的x1次幂+1)×(4的x2次幂+1)]
由x1<x2及指数函数性质可得上式f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2)
故f(x)在(0,1)上是减函数;
(3)当λ=0时,f(x)=0在[-1,1]上有三个解,即x=-1,0,1
当λ>0时,f(x)=λ,由(1)中的函数表达式得:
2的x次幂/(4的x次幂+1)=λ,整理得:λ×4的x次幂-2的x次幂+λ=0
即:λ×2的2x次幂-2的x次幂+λ=0此为以2的x次幂为未知数的一元二次方程,
由判别式△≥0且两根均为正数得:
△=1-4×λ的平方≥0,解此不等式得:-1/2≤λ≤1/2,又λ>0,
故0<λ≤1/2
当λ<0时,f(x)=λ,由(1)中的函数表达式得:
-2的x次幂/(4的x次幂+1)=λ,整理得:λ×4的x次幂+2的x次幂+λ=0
即:λ×2的2x次幂+2的x次幂+λ=0此为以2的x次幂为未知数的一元二次方程,
由判别式△≥0且两根均为正数得:
△=1-4×λ的平方≥0,解此不等式得:-1/2≤λ≤1/2,又λ<0,
故-1/2≤λ<0
综上可知,当-1/2≤λ≤1/2时,方程f(x)=λ在[-1,1]上有解。
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for 0<x<1
-x ∈ ( -1, 0)
f(x) = -f(-x)
= - [ 2^(-x)/(4^(-x) + 1) ]
= -4^x/[ 2^x(4^x+1)]
= -2^x/(4^x+1)
f(0) = -f(0)
=> f(0) = 0
f(x) = 2^x/(4^x+1) for 0<x≤1
= 0 for x=0
= -2^x/(4^x+1) for -1≤<x<0
for 0<x<1
f'(x) = -2^x(ln 4) 4^x/ (4^x+1)^2 + (ln2)2^x/ (4^x+1)
= [-2^x(ln 4) 4^x + (4^x+1).2^x.(ln2)]/(4^x+1)
= 2^x ln2(1-2^x)/(4^x+1) < 0
f is decreasin on (0,1)
Similarly, we have -1<x<0
f'(x) >0
f is increasng on (-1,0)
f(x)=λ
f(x)-λ = 0
let g(x) = f(x) - λ
g(x) = 2^x/(4^x+1) - λ 0<x≤1
= - λ for x=0
= -2^x/(4^x+1) - λ for -1≤x<0
λ= 0 , g(0) = f(0) =0 , g(x) =0 ( with solution )
if λ > 0
g(0) < 0 ( no solution )
if λ < 0
g(0) > 0
g(-1) < 0
g(-1) =-2^(-1)/(4^(-1)+1) - λ <0
-4/2(4+1) - λ <0
λ > -2/5
or g(1) < 0
g(1) = 2/(4+1) - λ <0
λ > 2/5 ( rejected)
ie -2/5 <λ <0 or λ =0
=> -2/5 <λ ≤0
-x ∈ ( -1, 0)
f(x) = -f(-x)
= - [ 2^(-x)/(4^(-x) + 1) ]
= -4^x/[ 2^x(4^x+1)]
= -2^x/(4^x+1)
f(0) = -f(0)
=> f(0) = 0
f(x) = 2^x/(4^x+1) for 0<x≤1
= 0 for x=0
= -2^x/(4^x+1) for -1≤<x<0
for 0<x<1
f'(x) = -2^x(ln 4) 4^x/ (4^x+1)^2 + (ln2)2^x/ (4^x+1)
= [-2^x(ln 4) 4^x + (4^x+1).2^x.(ln2)]/(4^x+1)
= 2^x ln2(1-2^x)/(4^x+1) < 0
f is decreasin on (0,1)
Similarly, we have -1<x<0
f'(x) >0
f is increasng on (-1,0)
f(x)=λ
f(x)-λ = 0
let g(x) = f(x) - λ
g(x) = 2^x/(4^x+1) - λ 0<x≤1
= - λ for x=0
= -2^x/(4^x+1) - λ for -1≤x<0
λ= 0 , g(0) = f(0) =0 , g(x) =0 ( with solution )
if λ > 0
g(0) < 0 ( no solution )
if λ < 0
g(0) > 0
g(-1) < 0
g(-1) =-2^(-1)/(4^(-1)+1) - λ <0
-4/2(4+1) - λ <0
λ > -2/5
or g(1) < 0
g(1) = 2/(4+1) - λ <0
λ > 2/5 ( rejected)
ie -2/5 <λ <0 or λ =0
=> -2/5 <λ ≤0
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奇,偶函数性质利用好了,很简单。
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2010-10-26
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jtouiod
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