问题 选择题
函数f(x)的定义域为D,若存在闭区间[a,b]⊆D,使得函数f(x)满足:①f(x)在[a,b]内是单调函数;②f(x)在[a,b]上的值域为[2a,2b],则称区间[a,b]为y=f(x)的“倍值区间”.下列函数中存在“倍值区间”的有(  )
①f(x)=x2(x≥0);
②f(x)=ex(x∈R);
③f(x)=
4x
x2+1
(x≥0);
④f(x)=loga(ax-
1
8
)(a>0,a≠1)
A.①②③④B.①②④C.①③④D.①③
答案

函数中存在“倍值区间”,则:①f(x)在[a,b]内是单调函数;②

f(a)=2a
f(b)=2b
f(a)=2b
f(b)=2a

①f(x)=x2(x≥0),若存在“倍值区间”[a,b],则

f(a)=2a
f(b)=2b
,∴
a2=2a
b2=2b
a=0
b=2

∴f(x)=x2(x≥0),若存在“倍值区间”[0,2];

②f(x)=ex(x∈R),若存在“倍值区间”[a,b],则

f(a)=2a
f(b)=2b
,∴
ea=2a
eb=2b

构建函数g(x)=ex-2x,∴g′(x)=ex-2,

∴函数在(-∞,ln2)上单调减,在(ln2,+∞)上单调增,

∴函数在x=ln2处取得极小值,且为最小值.

∵g(ln2)=2-2ln2>0,∴g(x)>0恒成立,∴ex-2x=0无解,故函数不存在“倍值区间”;

f(x)=

4x
x2+1
(x≥0),f′(x)=
4(x2+1)-4x×2x
(x2+1)2
=
4(1+x)(1-x)
(x2+1)2

若存在“倍值区间”[a,b]⊆[0,1],则

f(a)=2a
f(b)=2b
,∴
4a
a2+1
=2a
4b
b2+1
=2b
,∴a=0,b=1,若存在“倍值区间”[0,1];

f(x)=loga(ax-

1
8
)(a>0,a≠1).不妨设a>1,则函数在定义域内为单调增函数

若存在“倍值区间”[m,n],则

f(m)=2m
f(n)=2n
,必有
loga(am-
1
8
)=2m
loga(an-
1
8
)=2n

必有m,n是方程loga(ax-

1
8
)=2x的两个根,

必有m,n是方程a2x-ax+

1
8
=0的两个根,

由于a2x-ax+

1
8
=0存在两个不等式的根,故存在“倍值区间”[m,n];

综上知,所给函数中存在“倍值区间”的有①③④

故选C.

单项选择题
单项选择题 A1型题