题目内容
..(本小题满分14分)定义在
上的函数
,如果满足;对任意
,存在常数
,都有
成立,则称
是
上的有界函数,其中
称为函数
的上界.已知函数
.
(Ⅰ)当
时,求函数
在
上的值域,并判断函数
在
上是否为有界函数,请说明理由;
(Ⅱ)若
是
上的有界函数,且
的上界为3,求实数
的取值范围;
(Ⅲ)若
,求函数
在
上的上界
的取值范围.
【答案】
解:(Ⅰ)当
时,
.
∵
在
上递增,所以
,
即
在
上的值域为
.
…………………………… 2分
故不存在常数
,使
成立.
所以函数
在
上不是有界函数.………………………… 4分
(Ⅱ)∵函数
在
上是以3为上界的有界函数,
![]()
在
上恒成立.
,
在
上恒成立.
…………………………………… 6分
设
,
,
.
由![]()
,得
.设
,则
,
,
所以
在
上递增,
在
上递减.
在
上的最大值为
,
在
上的最小值为
.
所以实数
的取值范围为
. ……………………………………… 9分
(Ⅲ)解法一:
,
.
∵
,
,
.
∴![]()
,
∵![]()
∴
. …………………………………………… 11分
①当
即
时,
,此时
;
②当
即
时,
,此时
.
综上所述,当
时,
的取值范围是
;
当
时,
的取值范围是
………… 14分
解法二:
.令
,因为
,所以
.
.
因为
在
上是减函数,所以
.………… 11分
又因为函数
在
上的上界是
,所以
.
①当![]()
![]()
即
时,![]()
![]()
;
②当![]()
![]()
即
时,![]()
![]()
.…………… 14分
【解析】略
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