问题 解答题
已知函数f(x)=loga
1-x
1+x
(0<a<1)

(1)求函数f(x)的定义域D,并判断f(x)的奇偶性;
(2)如果当x∈(t,a)时,f(x)的值域是(-∞,1),求a与t的值;
(3)对任意的x1,x2∈D,是否存在x3∈D,使得f(x1)+f(x2)=f(x3),若存在,求出x3;若不存在,请说明理由.
答案

(1)要使原函数有意义,则

1-x
1+x
>0,解得-1<x<1,

所以,函数f(x)的定义域D=(-1,1)

f(x)是定义域内的奇函数.

证明:对任意x∈D,有f(-x)=loga

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

所以函数f(x)是奇函数.

另证:对任意x∈D,f(-x)+f(x)=loga

1+x
1-x
+loga(
1-x
1+x
)=loga1=0

所以函数f(x)是奇函数.

(2)由

1-x
1+x
=-1+
2
x+1
知,函数g(x)=
1-x
1+x
在(-1,1)上单调递减,

因为0<a<1,所以f(x)在(-1,1)上是增函数  

又因为x∈(t,a)时,f(x)的值域是(-∞,1),所以(t,a)⊆(-1,1)

g(x)=

1-x
1+x
在(t,a)的值域是(a,+∞),

g(a)=

1-a
1+a
=a且t=-1(结合g(x)图象易得t=-1)

1-a
1+a
=a得:a2+a=1-a,解得a=
2
-1
或a=-
2
-1
(舍去).

所以a=

2
-1,t=-1

(3)假设存在x3∈(-1,1)使得f(x1)+f(x2)=f(x3

loga

1-x1
1+x1
+loga
1-x2
1+x2
=loga
1-x3
1+x3

loga(

1-x1
1+x1
1-x2
1+x2
)=loga
1-x3
1+x3
1-x1
1+x1
1-x2
1+x2
=
1-x3
1+x3

解得x3=

x1+x2
1+x1x2

下面证明x3=

x1+x2
1+x1x2
∈(-1,1),即证:(
x1+x2
1+x1x2
)2<1.

证明:法一、

(

x1+x2
1+x1x2
)2-1=
(x1+x2)2-(1+x1x2)2
(1+x1x2)2
=
x21
+
x22
-1-
x21
x22
(1+x1x2)2
=-
(1-
x21
)(1-
x22
)
(1+x1x2)2

∵x1,x2∈(-1,1),∴1-x12>0,1-x22>0(1+x1x2)2>0

(1-x12)(1-x22)
(1+x1x2)2
>0,即(
x1+x2
1+x1x2
)2-1<0
,∴(
x1+x2
1+x1x2
)2<1

所以存在x3=

x1+x2
1+x1x2
∈(-1,1),使得f(x1)+f(x2)=f(x3).

法二、

要证明(

x1+x2
1+x1x2
)2<1,即证(x1+x2)2<(1+x1x2)2,也即(1-x12)(1-x22)>0

∵x1,x2∈(-1,1),∴1-x12>0,1-x22>0,∴(1-x12)(1-x22)>0

(

x1+x2
1+x1x2
)2<1.

所以存在x3=

x1+x2
1+x1x2
∈(-1,1),使得f(x1)+f(x2)=f(x3).

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