Question

14．已知函数y=f（x）是定义域为D，且f（x）同时满足以下条件：
①f（x）在D上是单调函数；
②存在闭区间[a，b]?D（其中a＜b），使得当x∈[a，b]时，f（x）的取值集合也是[a，b]．则称函数y=f（x）（x∈D）是“合一函数”．
（1）请你写出一个“合一函数”；
（2）若f（x）=$\sqrt{x+1}$+m是“合一函数”，求实数m的取值范围．
（注：本题求解中涉及的函数单调性不用证明，直接指出是增函数还是减函数即可）

Answer 1

分析 （1）根据新定义，写出一个“合一函数”即可（答案不唯一）；
（2）根据f（x）的单调性以及f（x）是“合一函数”，得出$\left\{\begin{array}{l}{f（a）=a}\\{f（b）=b}\end{array}\right.$，利用方程与函数的关系，求出实数m的取值范围．

解答 解：（1）根据题意，写出一个“合一函数”，如y=x，x∈[0，1]；
（或y=-x，x∈[-1，1]或y=x³，x∈[-1，1]或y=-x³或x∈[-1，1]，答案不唯一）；
（2）f（x）=$\sqrt{x+1}$+m是在[-1，+∞）的增函数，
由题意知，f（x）是“合一函数”时，存在区间[a，b]，
满足$\left\{\begin{array}{l}{f（a）=a}\\{f（b）=b}\end{array}\right.$，
即$\left\{\begin{array}{l}{\sqrt{a+1}+m=a}\\{\sqrt{b+1}+m=b}\end{array}\right.$；
即a、b是方程$\sqrt{x+1}$+m=x的两个根，
化简得a，b是方程x²-（2m+1）x+m²-1=0的两个根，
且$\left\{\begin{array}{l}{a≥m}\\{b＞m}\end{array}\right.$；
令g（x）=x²-（2m+1）x+m²-1，
得$\left\{\begin{array}{l}{△＞0}\\{g（m）≥0}\\{\frac{2m+1}{2}＞m}\end{array}\right.$，
解得-$\frac{5}{4}$＜m≤-1，
所以实数m的取值范围是（-$\frac{5}{4}$，-1]．

点评 本题考查了新定义的函数与方程的应用问题，也考查了构造函数的解题方法，转化为方程的根与函数图象与x轴交点的问题，是综合性题目．