问题 解答题
已知f(x)=loga
x+1
x-1
(a>0且a≠1).
(1)判断函数f(x)的奇偶性,并证明;
(2)若a>1,用单调性定义证明函数f(x)在区间(1,+∞)上单调递减;
(3)是否存在实数a,使得f(x)的定义域为[m,n]时,值域为[1-logan,1-logam],若存在,求出实数a的取值范围;若不存在,则说明理由.
答案

(1)由

x+1
x-1
>0得:x<-1或x>1.

所以,函数f(x)的定义域为(-∞,-1)∪(1,+∞).

又∵f(-x)=loga

-x+1
-x-1
=loga
x-1
x+1
=-loga
x+1
x-1
=-f(x)

∴f(x)为奇函数.

(2)任取x1,x2∈(1,+∞),且x1<x2,则x1-x2<0.

因为

x1+1
x1-1
-
x2+1
x2-1
=
2(x2-x1)
(x1-1)(x2-1)
>0

所以

x1+1
x1-1
x2+1
x2-1
,又因为a>1,所以loga
x1+1
x1-1
>loga
x2+1
x2-1

故f(x1)>f(x2),所以,函数f(x)在区间(1,+∞)上单调递减.

(3)假设存在实数a满足题目条件.

由题意得:m>0,n>0,又∵[m,n]⊆(-∞,-1)∪(1,+∞),

∴1<m<n

又∵1-logan>1-logam,

∴logam>logan,解得a>1.

由(2)得:函数f(x)在区间(1,+∞)上单调递减.

所以,函数f(x)在区间[m,n]上单调递减.

故,

f(m)=1-logam
f(n)=1-logan
,所以
loga
m+1
m-1
=loga
a
m
loga
n+1
n-1
=loga
a
n

所以

m2+(1-a)m+a=0
n2+(1-a)n+a=0
,∴m,n是方程x2+(1-a)x+a=0的两个不同的实根.

故,方程x2+(1-a)x+a=0在区间(1,+∞)上有两个不同的实根.

△=(1-a)2-4a>0
-
1-a
2
>1
f(1)>0
,解得:a>3+2
2
.又∵a>1,

所以,a>3+2

2

所以,满足题目条件的实数a存在,实数a的取值范围是(3+2

2
,+∞).

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