问题 解答题
已知函数f(x)满足2f(x+2)=f(x),当x∈(0,2)时,f(x)=lnx+ax(a<-
1
2
)
,当x∈(-4,-2)时,f(x)的最大值为-4.
(1)求x∈(0,2)时函数f(x)的解析式;
(2)是否存在实数b使得不等式
x-b
f(x)+x
x
对于x∈(0,1)∪(1,2)时恒成立,若存在,求出实数 b的取值集合,若不存在,说明理由.
答案

(1)由已知得:f(x)=2f(x+2)=4f(x+4),

因为x∈(0,2)时,f(x)=lnx+ax(a<-

1
2
),设x∈(-4,-2)时,则x+4∈(0,2),

所以f(x+4)=ln(x+4)+a(x+4)

∴x∈(-4,-2)时,f(x)=4f(x+4)=4ln(x+4)+4a(x+4)

f′(x)=

4
x+4
+4a=4a•
x+4+
1
a
x+4
,∵a<-
1
2
,∴-4<-
1
a
-4<-2

∴当x∈(-4,  -

1
a
-4)时,f′(x)>0,f(x)为增函数,

x∈(-

1
a
-4,-2)时,f′(x)<0,f(x)为减函数,

f(x)max=f(-

1
a
-4)=4ln(-
1
a
)+4a(-
1
a
)=-4,∴a=-1

∴当x∈(0,2)时,f(x)=lnx-x

(2)由(1)可得:x∈(0,1)∪(1,2)时,不等式

x-b
f(x)+x
x
恒成立,

即为

x-b
lnx
x
恒成立,

①当x∈(0,1)时,

x-b
lnx
x
⇒b>x-
x
lnx,令g(x)=x-
x
lnx,x∈(0,1)

g′(x)=1-

lnx
2
x
-
1
x
=
2
x
-lnx-2
2
x

h(x)=2

x
-lnx-2,则当x∈(0,1)时,h′(x)=
1
x
-
1
x
=
x
-1
x
<0

∴h(x)>h(1)=0,∴g′(x)=

h(x)
2
x
>0,

∴g(x)<g(1)=1,故此时只需b≥1即可;

②当x∈(1,2)时,

x-b
lnx
x
⇒b<x-
x
lnx,令φ(x)=x-
x
lnx,x∈(1,2)

φ′(x)=1-

lnx
2
x
-
1
x
=
2
x
-lnx-2
2
x

h(x)=2

x
-lnx-2,则当x∈(1,2)时,h′(x)=
1
x
-
1
x
=
x
-1
x
>0

∴h(x)>h(1)=0,∴φ′(x)=

h(x)
2
x
>0,

∴φ(x)<φ(1)=1,故此时只需b≤1即可,

综上所述:b=1,因此满足题中b的取值集合为:{1}

多项选择题
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