Question

已知函数f（x）=log₂（2^x+1）
（1）求证：函数f（x）在（-∞，+∞）内单调递增；
（2）记f^-1（x）为函数f（x）的反函数，关于x的方程f^-1（x）=m+f（x）在[1，2]上有解，求m的取值范围．

Answer 1

（1）任取x₁＜x₂，则f（x₁）-f（x₂）=log₂（2^x₁+1）-log₂（2^x₂+1）=log2

2x1+1

2x2+1

，
∵x₁＜x₂，∴0＜2^x₁+1＜2^x₂+1，
∴0＜

2x1+1

2x2+1

＜1，log2

2x1+1

2x2+1

＜0，
∴f（x₁）＜f（x₂），
即函数f（x）在（-∞，+∞）内单调递增

（2）∵f^-1（x）=log₂（2^x-1）（x＞0），
∴m=f^-1（x）-f（x）=log₂（2^x-1）-log₂（2^x+1）=log2

2x-1

2x+1

=log2(1-

2

2x+1

)
当1≤x≤2时，

2

5

≤

2

2x+1

≤

2

3

，
∴

1

3

≤1-

2

2x+1

≤

3

5

∴m的取值范围是[log2(

1

3

)，log2(

3

5

)]