问题 填空题
设f(x)的定义域为D,f(x)满足下面两个条件,则称f(x)为闭函数.
①f(x)在D内是单调函数;
②存在[a,b]⊆D,f(x)在[a,b]上的值域为[a,b].
如果f(x)=
2x+1
+k
为闭函数,那么k的取值范围是______.
答案

∵k是常数,函数y=

2x+1
是定义在[-
1
2
,+∞)上的增函数,

∴函数f(x)=

2x+1
+k是[-
1
2
,+∞)上的增函数,

因此,若函数f(x)=

2x+1
+k为闭函数,则存在区间[a,b]⊆D,

使f(x)在[a,b]上的值域为[a,b].

可得函数y=f(x)的图象与直线y=x相交于点(a,a)和(b,b)(如图所示)

2a+1
+k=a
2b+1
+k=b

可得方程k=x-

2x+1
在[-
1
2
,+∞)上有两个不相等的实数根a、b

令t=

2x+1
,得x=
t2-1
2
,设函数F(x)═x-
2x+1
=g(t),(t≥0)

即g(t)=

1
2
t2-t-
1
2

在t∈[0,1]时,g(t)为减函数-1≤g(t)≤-

1
2
;在t∈[1,+∞)时,g(t)为增函数g(t)≥-1;

∴当-1<k≤-

1
2
时,有两个不相等的t值使g(t)=k成立,相应地有两个不相等的实数根a、b满足方程k=x-
2x+1

当f(x)=

2x+1
+k为闭函数时,实数k的取值范围是:-1<k≤-
1
2

故答案为:-1<k≤-

1
2

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