题目内容

我们把同时满足下列两个性质的函数称为“和谐函数”:
①函数在整个定义域上是单调增函数或单调减函数;
②在函数的定义域内存在区间[p,q](p<q),使得函数在区间[p,q]上的值域为[p2,q2].
(1)已知幂函数f(x)的图象经过点(2,2),判断g(x)=f(x)+2(x∈R)是否是和谐函数?
(2)判断函数h(x)=
1-x2(x≥1)
2-2x(x<1)
是否是和谐函数?
(3)若函数φ(x)=
x2-1
+t(1≤x≤
6
2
)
是和谐函数,求实数t的取值范围.
分析:(1)利用幂函数f(x)的图象经过点(2,2),求出函数的表达式,然后判断g(x)=f(x)+2(x∈R)是否是和谐函数.
(2)直接利用新定义,判断函数h(x)=
1-x2(x≥1)
2-2x(x<1)
是否满足和谐函数的定义,即可推出结果;
(3)利用新定义,函数φ(x)=
x2-1
+t(1≤x≤
6
2
)
是和谐函数,推出关系式即可求实数t的取值范围.
解答:解:(1)设f(x)=xα(α∈R),由f(2)=2α=2,得α=1,f(x)=x,g(x)=x+2在R上是增函数,
令
g(p)=p+2=p2
g(q)=q+2=q2
(p<q)
,得p=-1,q=2
故g(x)=f(x)+2是和谐函数.                  …(4分)
(2)易得h(x)为R上的减函数,
①若p<q<1则
h(p)=2-2p=q2
h(q)=2-2q=p2
,相减得p+q=2与p<q<1矛盾;
②若1≤p<q则
h(p)=1-p2=q2
h(q)=1-q2=p2
,p2+q2=1与1≤p<q矛盾;
③若p<1≤q则
h(p)=2-2p=q2
h(q)=1-q2=p2
,p=1与p<1矛盾.
故h(x)不是和谐函数.                …(8分)
(3)φ(x)=
x2-1
+t
在[1,
6
2
]
上是增函数,
由函数φ(x)=
x2-1
+t(1≤x≤
6
2
)
是和谐函数知,
函数φ(x)在[1,
6
2
]
内存在区间[p,q](p<q),使得函数在区间[p,q]上的值域为[p2,q2].
∴
φ(p)=
p2-1
+t=p2
φ(q)=
q2-1
+t=q2

∴p2,q2(1≤p2<q2≤
3
2
)
是方程
m-1
+t=m
在区间[1,
3
2
]
内的两个不等实根
?x2-x+1-t=0在区间[0,
2
2
]
内的两个不等实根,
(令
m-1
=x)
?
△=1-4(1-t)>0
0<
1
2
<
2
2
1-t≥0
1
2
-
2
2
+1-t≥0
?t∈(
3
4
,
3-
2
2
]
…(12分)
点评:本题考查新定义的理解以及应用,考查函数与方程的关系,函数的单调性与函数的定义域与函数的值域的综合应用.
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