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.
(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,
故有解得
又a<b,所以所以函数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 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.又所以 -<b≤0.
因为 m=-b2+a=-b2-b-1=-(b+)2-(-<b≤0),所以 -1≤m<-.…(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 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.又所以 0≤a<.
因为 m=-a2+a=-(a-)2+(0≤a<),所以 0≤m<.
因为 m≠0,所以 0<m<.…(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, -)∪(0, ).…(10分)