问题 解答题

对于区间[a,b](a<b),若函数y=f(x)同时满足:①f(x)在[a,b]上是单调函数;②函数y=f(x),x∈[a,b]的值域是[a,b],则称区间[a,b]为函数f(x)的“保值”区间.

(1)求函数y=x2的所有“保值”区间;

(2)函数y=x2+m(m≠0)是否存在“保值”区间?若存在,求出m的取值范围;若不存在,说明理由.

答案

(1)因为函数y=x2的值域是[0,+∞),且y=x2在[a,b]的值域是[a,b],

所以[a,b]⊆[0,+∞),所以a≥0,从而函数y=x2在区间[a,b]上单调递增,

故有

a2=a
b2=b.
解得
a=0,或 a=1
b=0,或 b=1.

又a<b,所以

a=0
b=1.
所以函数y=x2的“保值”区间为[0,1].…(3分)

(2)若函数y=x2+m(m≠0)存在“保值”区间,则有:

①若a<b≤0,此时函数y=x2+m在区间[a,b]上单调递减,

所以 

a2+m=b
b2+m=a.
消去m得a2-b2=b-a,整理得(a-b)(a+b+1)=0.

因为a<b,所以a+b+1=0,即 a=-b-1.又

b≤0
-b-1<b
所以 -
1
2
<b≤0

因为 m=-b2+a=-b2-b-1=-(b+

1
2
)2-
3
4
(-
1
2
<b≤0)
,所以 -1≤m<-
3
4
.…(6分)

②若b>a≥0,此时函数y=x2+m在区间[a,b]上单调递增,

所以 

a2+m=a
b2+m=b.
消去m得a2-b2=a-b,整理得(a-b)(a+b-1)=0.

因为a<b,所以 a+b-1=0,即 b=1-a.又

a≥0
a<1-a
所以 0≤a<
1
2

因为 m=-a2+a=-(a-

1
2
)2+
1
4
(0≤a<
1
2
)
,所以 0≤m<
1
4

因为 m≠0,所以 0<m<

1
4
.…(9分)

综合 ①、②得,函数y=x2+m(m≠0)存在“保值”区间,此时m的取值范围是[-1, -

3
4
)∪(0, 
1
4
).…(10分)

单项选择题
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