问题 解答题
已知函数f(x)=|1-
1
x
丨(x>0)
(1)当0<a<b且f(a)=f(b)时,①求
1
a
+
1
b
的值;②求
1
a2
+
1
b2
的取值范围;
(2)是否存在实数a,b(a<b),使得函数y=f(x)的定义域、值域都是[a,b],若存在,则求出a,b的值,若不存在,请说明理由.
答案

(1)∵f(x)=|1-

1
x
丨=
1-
1
x
,x≥1
1
x
-1,0<x<1

∴函数f(x)在(0,1)上为减函数,在(1,+∞)上为增函数

①由0<a<b且f(a)=f(b),可得0<a<1<b

1
a
-1=1-
1
b
,即求
1
a
+
1
b
=2

②由①得:

1
b
=2-
1
a

1
a2
+
1
b2
=
1
a2
+(2-
1
a
2=2(
1
a
-1)2+2

∵0<a<1,

1
b
=2-
1
a
>0

∴1<

1
a
<2

∴0<

1
a
-1<1

∴2<2(

1
a
-1)2+2<4

1
a2
+
1
b2
∈(2,4)

(2)不存在满足条件的实数a,b

若存在满足条件的实数a,b,则0<a<b

①若a,b∈(0,1),则

f(a)=
1
a
-1=b
f(b)=
1
b
-1=a
,解得a=b,满足a<b

②若a,b∈(1,+∞),则

f(a)=
1
a
-1=a
f(b)=
1
b
-1=b
,此方程组无解

③若a∈(0,1),b∈(1,+∞),则a=f(1)=0∉(0,+∞),

综上可知:不存在满足条件的实数a,b

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