题目内容
【题目】如果函数在定义域内存在区间[a,b],使在[a,b]上的值域是[2a,2b],那么称为“倍增函数”。
(I)判断=是否为“倍增函数”,并说明理由;
(II)证明:函数=是“倍增函数”;
(III)若函数=ln()是“倍增函数”,写出实数m的取值范围。(只需写出结论)
【答案】(I)见解析;(II)见证明;(III)<m<0
【解析】
(I)根据时,判断出为“倍增函数”.(II)首先利用导数判断出为单调递增函数,构造函数,利用导数求得函数有且只有两个零点,进而判断出函数是“倍增函数”.(III)为增函数,且为“倍增函数”,所以,即;所以方程,化为有两个不相等的实数根,且两根都大于零.即,解得.所以的取值范围是.
解:(I)=是“倍增函数”,理由如下:
=的定义域是R,且在[0,+)上单调递增;
所以,当 [0,2]时,∈[0,4],
所以,=是“倍增函数”。
(II)=的定义域是R。
当x>0时,=>0,所以在区间(0,+)上单调递增。
设=-2x=,=。
设h(x)==,=>0,
所以,h(x)在区间(-,+)上单调递增。
又h(0)=-2<0,h(1)=e-1>0,
所以,存在唯一的∈(0,1),使得h()==0,
所以,当x变化时,与的变化情况如下表:
x | (-,) | (,+) | |
- | 0 | + | |
↘ | ↗ |
因为g(1)=e-3<0,g(2)=>0,
所以,存在唯一的∈(1,2),使得=0,
又=0,所以函数只有两个零点,即0与。
所以=0,=2。
结合在区间(0,+)上单调递增可知,当x∈[0,]时的值域是[0,2]。
所以,令[a,b]=[0,],=是“倍增函数”。
(III)<m<0。
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