题目内容
对于函数y=f（x），x∈D，若同时满足以下条件：①函数f（x）是D上的单调函数；
②存在区间[a，b]⊆D，使f（x）在[a，b]上的值域也是[a，b]，
则称函数f（x）是闭函数．
（1）判断函数f(x)=2x+
| 4 |
| x |
（2）若函数f(x)=
| x+2 |
分析：（1）要判断一个函数是否是闭函数，关键是判断函数f（x）是否满足条件①函数f（x）是D上的单调函数；②存在区间[a，b]⊆D，使f（x）在[a，b]上的值域也是[a，b]．只要有一个条件不满足，即可判定函数f（x）不是闭函数．
（2）若函数f(x)=
+k，x∈[-2，+∞）是闭函数，则其必满足①函数f（x）是D上的单调函数；②存在区间[a，b]⊆D，使f（x）在[a，b]上的值域也是[a，b]．由于函数在定义域为增函数，故关键是要找出合适的k值，使条件②满足，即：
f（a）=a且f（b）=b，由此构造关于k的不等式组，解不等式组即可得到答案．
（2）若函数f(x)=
| x+2 |
f（a）=a且f（b）=b，由此构造关于k的不等式组，解不等式组即可得到答案．
解答：解：（1）f′(x)=2-
=
令f'（x）=0
解得x=
(x=-
舍）
∵x∈[1，
)时f'（x）＜0；
x∈(
，10]时f'（x）＞0
∴f（x）在[1，
)上是减函数，在(
，10]上是增函数
∴函数f（x）不是[1，10]上的单调函数
∴f(x)=2x+
不是闭函数．
②∵g'（x）=-x2≤0∴g（x）=-x3在R上是减函数，
设g（x）在[a，b]上的值域也是[a，b]，
则
，解得
∴存在区间[-1，1]⊆R，
使f（x）在[-1，1]上的值域也是[-1，1]
∴函数g（x）=-x3是闭函数
（2）函数f(x)=
+k在定义域上是增函数
设函数f（x）在[a，b]上的值域也是[a，b]，
则
，
故a，b是方程x=k+
的两个不相等的实根，
命题等价于
有两个不相等的实根，
当k≤-2时，
，
解得k＞-
，∴k∈(-
，-2]．
当k＞-2时，
，无解．
∴k的取值范围是(-
，-2]
| 4 |
| x2 |
| 2(x2-2) |
| x2 |
令f'（x）=0
解得x=
| 2 |
| 2 |
∵x∈[1，
| 2 |
x∈(
| 2 |
∴f（x）在[1，
| 2 |
| 2 |
∴函数f（x）不是[1，10]上的单调函数
∴f(x)=2x+
| 4 |
| x |
②∵g'（x）=-x2≤0∴g（x）=-x3在R上是减函数，
设g（x）在[a，b]上的值域也是[a，b]，
则
|
|
∴存在区间[-1，1]⊆R，
使f（x）在[-1，1]上的值域也是[-1，1]
∴函数g（x）=-x3是闭函数
（2）函数f(x)=
| x+2 |
设函数f（x）在[a，b]上的值域也是[a，b]，
则
|
故a，b是方程x=k+
| x+2 |
命题等价于
|
当k≤-2时，
|
解得k＞-
| 9 |
| 4 |
| 9 |
| 4 |
当k＞-2时，
|
∴k的取值范围是(-
| 9 |
| 4 |
点评：利用导数研究函数的单调性比用函数单调性的定义要方便，但应注意f′（x）＞0（或f′（x）＜0）仅是f（x）在某个区间上为增函数（或减函数）的充分条件，在（a，b）内可导的函数f（x）在（a，b）上递增（或递减）的充要条件应是f′（x）≥0[或f′（x）≤0]，x∈（a，b）恒成立，且f′（x）在（a，b）的任意子区间内都不恒等于0，这就是说，函数f（x）在区间上的增减性并不排斥在区间内个别点处有f′（x0）=0，甚至可以在无穷多个点处f′（x0）=0，只要这样的点不能充满所给区间的任何一个子区间，因此，在已知函数f（x）是增函数（或减函数）求参数的取值范围时，应令f′（x）≥0[或f′（x）≤0]恒成立，解出参数的取值范围（一般可用不等式恒成立理论求解），然后检验参数的取值能否使f′（x）恒等于0，若能恒等于0，则参数的这个值应舍去，若f′（x）不恒为0，则由f′（x）≥0[或f′（x）≤0]恒成立解出的参数的取值范围确定．
练习册系列答案
相关题目