问题 解答题
定义在R上的偶函数f(x)满足f(x+1)=-f(x),且当x∈[-1,1]时,f(x)=x2
(1)求证:2是函数f(x)的一个周期;
(2)求f(x)在区间[2k-1,2k+1],k∈Z上的函数解析式;
(3)是否存在整数k,使
f(x)+2kx-9
x
>0
对任意x∈[2k-1,2k+1]恒成立?若存在,请求出k的取值范围;若不存在,请说明理由.
答案

(1)因为f(x+2)=f[(x+1)+1]=-f(x+1)=-[-f(x)]=f(x)

所以:2是函数f(x)的一个周期(2分)

(2)∵f(x)是以2为周期的函数,即f(x-2k)=f(x),k∈Z

设x∈[2k-1,2k+1],则x-2k∈[-1,1]∴f(x-2k)=(x-2k)2

即f(x)=(x-2k)2,x∈[2k-1,2k+1](k∈Z)(6分)

(3)当x∈[2k-1,2k+1]时,

f(x)+2kx-9
x
>0⇔
x2-2kx+4k2
x
>0

①当k≥1时,则2k-1≥1,∴x>0

∴原题等价于x2-2kx+4k2-9>0对任意x∈[2k-1,2k+1]恒成立.

设g(x)=x2-2kx+4k2-9

当k≥1时,对称轴x=k≤2k-1

则g(2k-1)=4k2-2k-8≥0,

解得k≥

1+
33
3
k≤
1-
33
4
∴整数k≥2(10分)

②当k≤-1时,则2k+1≤-1,∴x<0,

∴原题等价于x2-2kx+4k2-9<0对任意x∈[2k-1,2k+1]恒成立,

设g(x)=x2-2kx+4k2-9

当k≤-1时,对称轴x=k≥2k+1

则g(2k-1)=4k2-2k-8>0,

解得

1-
33
3
<k<
1+
33
4
∴整数k=-1(14分)

③当k=0时,原命题等价于

x2-9
x
>0对任意x∈[-1,1]恒成立

当x=1时,则-8>0显然不成立∴k≠0(15分)

综上所述,所求k的取值范围是[2,+∞)∪-1.(16分)

单项选择题
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