问题 解答题
已知a>0,且a≠1,f(logax)=(
a
a2-1
)(x-
1
x
)

(1)求f(x)的表达式,并判断其单调性;
(2 )当f(x)的定义域为(-1,1)时,解关于m的不等式f(1-m)+f(1-m2)<0;
(3)若y=f(x)-4在(-∞,2)上恒为负值,求a的取值范围.
答案

(1):(1)令t=logax(t∈R),

则x=at,f(t)=

a
a2-1
(at-a-t).

∴f(x)=

a
a2-1
(ax-a-x)(x∈R).

①当a>1时,指数函数y=ax是增函数,y=(

1
a
)x=a-x是减函数,y=-a-x是增函数.

∴y=ax-a-x为增函数,

又因为

a
a2-1
>0,

∴f(x)=

a
a2-1
(ax-a-x)(x∈R)是增函数.

②当0<a<1时,指数函数y=ax是减函数,

y=(

1
a
)x=a-x是增函数,y=-a-x是减函数.

∴u(x)=ax-a-x为减函数.

又因为

a
a2-1
<0,

∴f(x)=

a
a2-1
(ax-a-x)(x∈R)是增函数.

综上可知,在a>1或0<a<1时,y=f(x),(x∈R)都是增函数.

(2)易判断函数f(x)是奇函数,f(1-m)+f(1-m2)<0⇔f(1-m)<f(m2-1),

又f(x)为增函数,所以有

1-m<1-m2
-1<m-1<1
-1<m2-1<1
,解得1<m<
2

故不等式的解集{m|1<m<

2
};

(3)当x∈(0,2)时,f(x)-4的值恒为负数,即f(x)-4<0恒成立,

因为f(x)为R上的单调增函数,则f(2)-4=

a
a2-1
(a2-a-2)-4≤0,

整理得a2-4a+1≤0,所以2-

3
≤a≤2+
3

又a>0且a≠1,所以实数a的取值范围是[2-

3
,1)∪(1,2+
3
].

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