题目内容

4.已知函数$f(x)=lg\frac{ax-1}{x-1}({a>0})$.
(1)求函数f(x)的定义域;
(2)若函数f(x)在区间[10,+∞)上是增函数,求实数a的取值范围.

分析 (1)若函数$f(x)=lg\frac{ax-1}{x-1}({a>0})$的真数为正,则(ax-1)(x-1)>0,分类讨论,可得不同情况下函数f(x)的定义域;
(2)若函数f(x)在区间[10,+∞)上是增函数,只需要$g(x)=a+\frac{a-1}{x-1}$在区间[10,+∞)上是增函数,且大于零恒成立,进而得到实数a的取值范围.

解答 解:(1)若函数$f(x)=lg\frac{ax-1}{x-1}({a>0})$的真数为正,
则(ax-1)(x-1)>0,
当a=1时,函数f(x)的定义域为{x|x≠1};
当0<a<1时,函数f(x)的定义域为$\left\{{x|x<1或x>\frac{1}{a}}\right\}$;
当a>1时$\left\{{x|x<\frac{1}{a}或x>1}\right\}$.
(2)$f(x)=lg\frac{{a({x-1})+a-1}}{x-1}=lg({a+\frac{a-1}{x-1}})$,
函数f(x)在区间[10,+∞)上是增函数,
只需要$g(x)=a+\frac{a-1}{x-1}$在区间[10,+∞)上是增函数,且大于零.
即当x1>x2≥10时,$g({x_1})-g({x_2})=\frac{{({{x_2}-{x_1}})({a-1})}}{{({{x_1}-1})({{x_2}-1})}}>0$恒成立.
∵x2-x1<0,(x1-1)(x2-1)>0,
∴k-1<0即可.
$g(x)=a+\frac{a-1}{x-1}$在区间[10,+∞)上是增函数,
要使g(x)>0恒成立,
只要$g({10})>0⇒k>\frac{1}{10}$,
∴$\frac{1}{10}<k<1$.

点评 本题考查的知识点是函数的定义域,复合函数的单调性,函数恒成立问题,难度中档.

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