问题 解答题
已知函数f(x)=a-
2
2x+1
 (a∈R)

(1)判断并证明函数的单调性;
(2)若函数为f(x)奇函数,求实数a的值;
(3)在(2)的条件下,若对任意的t∈R,不等式f(t2+2)+f(t2-tk)>0恒成立,求实数k的取值范围.
答案

(1)函数f(x)为R上的增函数.证明如下:…(1分)

证明:函数f(x)的定义域为R,对任意x1,x2∈R,设x1<x2

f(x1)-f(x2)=(a-

2
2x1+1
)-(a-
2
2x2+1
)=
2
2x2+1
-
2
2x1+1
=
2(2x1-2x2)
(2x2+1)(2x1+1)
.…(3分)

因为y=2x是R上的增函数,且x1<x2,所以2x1-2x2<0,所以f(x1)-f(x2)<0

即f(x1)<f(x2),所以函数f(x)为R上的增函数.…(4分)

(2)∵函数f(x)为奇函数,∴f(0)=a-1=0,∴a=1.…(6分)

当a=1时,f(x)=1-

2
2x+1
=
2x-1
2x+1

∴f(-x)=

2-x-1
2-x+1
=
1-2x
1+2x
=-
2x-1
2x+1
=-f(x),…(8分)

此时,f(x)为奇函数,满足题意,所以,a=1.…(8分)

(3)因为f(x)是奇函数,从而不等式f(t2+2)+f(t2-tk)>0对任意的t∈R恒成立等价于不等式f(t2+2)>f(tk-t2)对任意的t∈R恒成立.…(9分).

又因为在(-∞,+∞)上为增函数,所以等价于不等式t2+2>tk-t2对任意的t∈R恒成立,即不等式2t2-kt+2>0对任意的t∈R恒成立.…(10分)

所以必须有△=k2-16<0,即-4<k<4,所以实数k的取值范围{k|-4<k<4}.…(12分)

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