问题 解答题

已知函数f(x)对任意的m,n∈R,都有f(m+n)=f(m)+f(n),并且x>0时恒有f(x)>0

(1)求证:f(x)在R上是增函数

(2)若f(k•3x)+f(3x-9x-2)<0对∀x∈R恒成立,求实数k的取值范围.

答案

(1)任取x1,x2,且x1<x2

由f(m+n)=f(m)+f(n),得f(m+n)-f(n)=f(m),

所以f(x2)-f(x1)=f(x2-x1),

又x>0时恒有f(x)>0,且x2-x1>0,

所以f(x2-x1)>0,即f(x2)-f(x1)>0,所以f(x2)>f(x1),

故f(x)在R上为增函数;

(2)令m=n=0,则由f(m+n)=f(m)+f(n),得f(0)=f(0)+f(0),所以f(0)=0,

f(k•3x)+f(3x-9x-2)<0⇒f[(k•3x)+(3x-9x-2)]<f(0),

由(1)知f(x)为增函数,所以(k•3x)+(3x-9x-2)<0,即(k+1)•3x-9x-2<0,也即(k+1)<3x+

2
3x

所以f(k•3x)+f(3x-9x-2)<0对∀x∈R恒成立,等价于(k+1)<3x+

2
3x
恒成立,

3x+

2
3x
≥2
3x
2
3x
=2
2
,当且仅当3x=
2
3x
,即x=log3
2
时取得等号,

所以k+1<2

2
,即k<2
2
-1,

故实数k的取值范围为:k<2

2
-1.

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