问题 解答题
已知集合M是满足下列性质的函数f(x)的全体:在定义域内存在x0,使得f(x0+1)=f(x0)+f(1)成立.
(1)函数f(x)=sinx是否属于集合M?说明理由;
(2)设函数f(x)=lg
2k
x2+1
∈M
,求实数k的取值范围.
(3)若函数f(x)=2x+x2,证明f(x)∈M.
答案

(1)由题意知f(x)=sinx,要f(x0+1)=f(x0)+f(1),即需sin(x0+1)=sinx0+sin1

显然当x0=0时等式成立,即f(x)=sinx∈M.

(2)∵函数f(x)=lg

2k
x2+1
∈M,∴f(x+1)=f(x)+f(1)有解,即lg
2k
(x+1)2+1
=lg
2k
x2+1
+lg
2k
2
lg
2k
(x+1)2+1
=lg
2k
x2+1
2k
2
2k
(x+1)2+1
=
2k
x2+1
2k
2

∴x2+1=k(x2+2x+2),∴(k-1)x2+2kx+2k-1=0有解,

①k=1时,x=-

1
2
有解,符合;

②k≠1时,△=4k2-4(k-1)(2k-1)≥0,∴

3-
5
2
≤k≤
3+
5
2
,k≠1,

综上:

3-
5
2
≤k≤
3+
5
2

(3)∵函数f(x)=2x+x2∈M,要证f(x)∈M,

∴f(x+1)=f(x)+f(1)有解,∴2x+1+(x+1)2=2x+x2+3有解,即2x+2x-2=0有解,

设h(x)=2x+2x-2,∵h(0)=-1,h(1)=2,

根据函数的零点存在性判定理得,存在x0∈(0,1),h(x0)=0,

即f(x0+1)=f(x0)+f(1)成立,∴f(x)∈M.

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