题目内容

1.如果定义在R上的函数f(x),对任意的x∈R,都有f(-x)≠-f(x),则称该函数是“β函数”.
(Ⅰ) 分别判断下列函数:①y=2x;②y=2x+1; ③y=x2-2x-3,是否为“β函数”?(直接写出结论)
(Ⅱ) 若函数f(x)=sinx+cosx+a是“β函数”,求实数a的取值范围;
(Ⅲ) 已知f(x)=$\left\{\begin{array}{l}{{x}^{2}+1,x∈A}\\{x,x∈B}\end{array}\right.$是“β函数”,且在R上单调递增,求所有可能的集合A与B.

分析 (Ⅰ)根据“β函数”的定义判定.①、②是“β 函数”,③不是“β函数”;
(Ⅱ)由题意,对任意的x∈R,f(-x)+f(x)≠0,故f(-x)+f(x)=2cosx+2a
由题意,对任意的x∈R,2cosx+2a≠0,即a≠-cosx即可得实数a的取值范围
(Ⅲ)(1)对任意的x≠0
分(a)若x∈A且-x∈A,(b)若x∈B且-x∈B,验证
(2)假设存在x0<0,使得x0∈A,则由x0<$\frac{{x}_{0}}{2}$,故f(x0)<f($\frac{{x}_{0}}{2}$).
(a)若$\frac{{x}_{0}}{2}∈A$,则f($\frac{{x}_{0}}{2}$)=$\frac{{{x}_{0}}^{2}}{4}+1<{{x}_{0}}^{2}+1=f({x}_{0})$,矛盾,
(b)若$\frac{{x}_{0}}{2}∈B$,则f($\frac{{x}_{0}}{2}$)=$\frac{{x}_{0}}{2}<0<{{x}_{0}}^{2}+1=f({x}_{0})$,矛盾.
(3)假设0∈B,则f(-0)=-f(0)=0,矛盾.故0∈A,故A=[0,+∞),B=(-∞,0).

解答 解:(Ⅰ)①、②是“β 函数”,③不是“β函数”.…(3分)
(Ⅱ)由题意,对任意的x∈R,f(-x)≠-f(x),即f(-x)+f(x)≠0,.
因为f(x)=sinx+cosx+a,所以f(-x)=-sinx+cosx+a.
故f(-x)+f(x)=2cosx+2a
由题意,对任意的x∈R,2cosx+2a≠0,即a≠-cosx.…(6分)
故实数a的取值范围为(-∞,-1)∪(1,+∞).…(8分)
(Ⅲ)(1)对任意的x≠0
(a)若x∈A且-x∈A,则-x≠x,f(-x)=f(x),这与y=f(x)在R上单调递增矛盾,(舍),
(b)若x∈B且-x∈B,则f-(x)=-x=-f(x),这与y=f(x)是“β函数”矛盾,(舍).
此时,由y=f(x)的定义域为R,故对任意的x≠0,x与-x恰有一个属于A,另一个属于B.
(2)假设存在x0<0,使得x0∈A,则由x0<$\frac{{x}_{0}}{2}$,故f(x0)<f($\frac{{x}_{0}}{2}$).
(a)若$\frac{{x}_{0}}{2}∈A$,则f($\frac{{x}_{0}}{2}$)=$\frac{{{x}_{0}}^{2}}{4}+1<{{x}_{0}}^{2}+1=f({x}_{0})$,矛盾,
(b)若$\frac{{x}_{0}}{2}∈B$,则f($\frac{{x}_{0}}{2}$)=$\frac{{x}_{0}}{2}<0<{{x}_{0}}^{2}+1=f({x}_{0})$,矛盾.
综上,对任意的x<0,x∉A,故x∈B,即(-∞,0)⊆B,则(0,+∞)⊆A.
(3)假设0∈B,则f(-0)=-f(0)=0,矛盾.故0∈A
故A=[0,+∞),B=(-∞,0).
经检验A=[0,+∞),B=(-∞,0).符合题意   …(13分)

点评 本题考查了新定义函数,弄清定义含义是关键,分析法是本题的基本方法,属于难题.

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