问题 解答题
已知函数f(logax)=
a
a2-1
(x-x-1)
,其中a>0且a≠1.
(1)求f(x)的解析式;
(2)判断并证明f(x)的单调性;
(3)当x∈(-∞,2)时,f(x)-4的值恒为负数,求实数a的取值范围.
答案

(1)令logax=t,∴x=at,代入得f(t)=

a
a2-1
(at-a-t

即f(x)=

a
a2-1
(ax-a-x),(a>0且a≠1).

(2)当a>1,

a
a2-1
>0,f(x)在R上是增函数,x1<x2

∴f(x1)-f(x2)=

a
a2-1
ax1-a-x1)-
a
a2-1
ax2-  a-x2)

a
a2-1
[(ax1-ax2)+(
1
ax2
-
1
ax1
)]
=
a
a2-1
(ax1-ax2)(1+
1
ax1ax2
)<0
∴f(x1)<f(x2)

∴f(x)在R上是增函数,当0<a<1时,同理可证:f(x)在R上是增函数

(3)由(2)知f(x)在R上是增函数,

∴当x∈(-∞,2)时,f(x)<f(2)=

a
a2-1
(a2-a-2),

∴f(2)-4=

a
a2-1
(a2-a-2)-4≤0,

整理得

a2-4a+1
a
≤0且a>0且a≠1.

∴a2-4a+1≤0,解得2-

3
≤a≤2+
3
,且a≠1,

即[2-

3
,1)∪(1,2+
3
].

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