题目内容

对于定义域为D的函数f(x),若同时满足下列条件:①f(x)在D内有单调性;②存在区间[a,b]⊆D,使f(x)在区间[a,b]上的值域也为[a,b],则称f(x)为D上的“和谐”函数,[a,b]为函数f(x)的“和谐”区间.
(Ⅰ)求“和谐”函数y=x3符合条件的“和谐”区间;
(Ⅱ)判断函数f(x)=x+
4
x
(x>0)
是否为“和谐”函数?并说明理由.
(Ⅲ)若函数g(x)=
x+4
+m
是“和谐”函数,求实数m的取值范围.
分析:(Ⅰ)根据“和谐”函数的定义,建立条件关系,即可求y=x3符合条件的“和谐”区间;
(Ⅱ)判断函数f(x)=x+
4
x
(x>0)
是否满足“和谐”函数?的条件即可.
(Ⅲ)根据函数g(x)是“和谐”函数,建立条件关系,即可求实数m的取值范围.
解答:解:(Ⅰ)因为y=x3是单调递增函数,
所以有
a3=a
b3=b
a<b
⇒
a=-1
b=1
a=-1
b=0
a=0
b=1
,
即[a,b]=[-1,1]或[a,b]=[-1,0]或[a,b]=[0,1].
(Ⅱ)函数f(x)=x+
4
x
在(0,+∞)上不单调(说明),不是“和谐”函数.
(Ⅲ)若g(x)=
x+4
+m
是“和谐”函数.
设-4≤x1<x2,
则g(x1)-g(x2)=
x1+4
-
x2+4
=
(x1+4)-(x2+4)
x1+4
+
x2+4
<0
,
所以g(x)=
x+4
+m
是单调递增函数.
若它是“和谐”函数,则必具备方程x=
x+4
+m
有两个不相同的实数解,
即方程x2-(2m+1)x+m2-4=0有两个不同的实数解且同时大于或等于-4和m.若令h(x)=x2-(2m+1)x+m2-4,
则
△>0
2m+1
2
>-4
h(-4)≥0
x≥m
⇒m∈(-
17
4
,-4]
.
另解:方程x=
x+4
+m
有两个不相同的实数解,
等价于两函数y1=x-m与y2=
x+4
的图象有两个不同的交点,当直线过(-4,0)时,m=-4;
直线与抛物线相切时m=-
17
4
,∴m∈(-
17
4
,-4]
.
若它是“和谐”函数,则必具备方程x=
x+4
+m
有两个不相同的实数解,
即方程x2-(2m+1)x+m2-4=0有两个不同的实数解且同时大于或等于-4和m.
若令h(x)=x2-(2m+1)x+m2-4,
则
△>0
2m+1
2
>-4
h(-4)≥0
x≥m
⇒m∈(-
17
4
,-4]
.
点评:本题主要考查“和谐”函数的定义及应用,正确理解“和谐”函数的定义是解决本题的关键.
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