题目内容
【题目】设函数
和
都是定义在集合
上的函数,对于任意的
,都有
成立,称函数
与
在
上互为“互换函数”.
(1)函数
与
在
上互为“互换函数”,求集合
;
(2)若函数
(
且
)与
在集合
上互为“互换函数”,求证:
;
(3)函数
与
在集合
且
上互为“互换函数”,当
时,
,且
在
上是偶函数,求函数
在集合
上的解析式.
【答案】(1)
(2)见解析(3)
,![]()
【解析】
(1)利用
列方程,并用二倍角公式进行化简,求得
或
,进而求得集合
.
(2)由
,得
(
且
),化简后根据
的取值范围,求得
的取值范围.
(3)首先根据
为偶函数,求得当
时,
的解析式,从而求得当
时,
的解析式.依题意“当
,
恒成立”,化简得到
,根据函数解析式的求法,求得
时,
以及
,进而求得函数
在集合
上的解析式.
(1)由
得
化简得,
,所以
或
.
由
解得
或
,
,
即
或
,
.
又由
解得
,
.
所以集合
,或
,
即集合
.
(2)证明:由
,得
(
且
).
变形得
,所以
.
因为
,则
,所以
.
(3)因为函数
在
上是偶函数,则
.当
,则
,所以
.所以
,
因此当
时,
.
由于
与函数
在集合
上“互换函数”,
所以当
,
恒成立.
即
对于任意的
恒成立.
即
.
于是有
,
,
.
上述等式相加得
,即
.
当
(
)时,
,
所以
.
而
,
,
所以当
时,
,![]()
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