问题 解答题

已知函数f(x)=2x+1定义在R上.

(1)若f(x)可以表示为一个偶函数g(x)与一个奇函数h(x)之和,求函数g(x),h(x)的解析式;

(2)若F(x)=g(2x)+2mh(x)+m2-m-1(m∈R),设h(x)=t,把F(x)表示为t的函数p(t);

(3)若关于的方程F(x)=m2-m+2在x∈[1,2]上有解,求实数m的取值范围.

答案

(1)假设f(x)=g(x)+h(x)①,其中g(x)偶函数,h(x)为奇函数,

则有f(-x)=g(-x)+h(-x),即f(-x)=g(x)-h(x)②,

由①、②解得g(x)=

f(x)+f(-x)
2
h(x)=
f(x)-f(-x)
2
.(2分)

∵f(x)定义在R上,∴g(x),h(x)都定义在R上.

g(-x)=

f(-x)+f(x)
2
=g(x),h(-x)=
f(-x)-f(x)
2
=-h(x)

∴g(x)是偶函数,h(x)是奇函数,

把f(x)=2x+1代入求得,g(x)=

f(x)+f(-x)
2
=
2x+1+2-x+1
2
=2x+
1
2x
h(x)=
f(x)-f(-x)
2
=
2x+1-2-x+1
2
=2x-
1
2x
.(6分)

(2)由2x-

1
2x
=t,则t∈R,平方得t2=(2x-
1
2x
)2=22x+
1
22x
-2

g(2x)=22x+

1
22x
=t2+2,代入F(x)的解析式得,

p(t)=t2+2mt+m2-m+1.(10分)

(3)∵t=h(x)=2x-

1
2x
在区间[1,2]上单调递增,∴
3
2
≤t≤
15
4
.(12分)

由F(x)=m2-m+2得t2+2mt-1=0

m=

1
2
(
1
t
-t),令ϕ(t)=
1
2
(
1
t
-t)(t∈[
3
2
15
4
])

由题意得,m的取值范围就是函数ϕ(t)的值域.(14分)

1
t
,-t在t∈[
3
2
15
4
]
上均为减函数,

故ϕ(t)在t∈[

3
2
15
4
]上单调递减,而ϕ(
3
2
)=-
5
12
ϕ(
15
4
)=-
209
120

∴函数ϕ(t)的值域为[-

209
120
,-
5
12
]

即m的取值范围为[-

209
120
,-
5
12
](16分)

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