问题 解答题
已知函数F(x)=
1
a
-
1
x
,x>0,a>0.
(1)讨论f(x)在定义域上的单调性,并给予证明;
(2)若f(x)在[m,n]上的值域是[m,n],(0<m<n),求a的取值范围和相应的m,n的值.
答案

(1)f(x)在定义域上单调递增.证明如下

任取x1>x2>0,

f(x1)-f(x2)=(

1
a
-
1
x1
)-(
1
a
-
1
x2
)

=

1
x2
-
1
x1
=
x1-x2
x1x2

∵x1>x2>0,∴x1-x2>0,x1x2>0.

x1-x2
x1x2
>0.

∴f(x1)>f(x2).

∴f(x)在定义域上单调递增.

(2)由(1)知f(x)在[m,n]上单调递增,

则f(x)在[m,n]上的值域是[f(m),f(n)].

f(m)=

1
a
-
1
m
=m,f(n)=
1
a
-
1
n
=n

∴m,n为方程ax2-x+a=0的两实根,

∴△=1-4a2>0,

-

1
2
<a<
1
2
,又a>0,可得a∈(0,
1
2
)

m=

1-
1-4a2
2a
n=
1+
1-4a2
2a

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