已知函数f(x)=2x+1定义在R上.
(1)若f(x)可以表示为一个偶函数g(x)与一个奇函数h(x)之和,设h(x)=t,p(t)=g(2x)+2mh(x)+m2-m-1(m∈R),求出p(t)的解析式;
(2)若p(t)≥m2-m-1对于x∈[1,2]恒成立,求m的取值范围;
(3)若方程p(p(t))=0无实根,求m的取值范围.
(1)假设f(x)=g(x)+h(x)①,其中g(x)偶函数,h(x)为奇函数,
则有f(-x)=g(-x)+h(-x),即f(-x)=g(x)-h(x)②,
由①②解得g(x)=,h(x)=.
∵f(x)定义在R上,∴g(x),h(x)都定义在R上.
∵g(-x)==g(x),h(-x)==-h(x).
∴g(x)是偶函数,h(x)是奇函数,∵f(x)=2x+1,
∴g(x)===2x+,h(x)===2x-.
由2x-=t,则t∈R,
平方得t2=(2x-)2=22x+-2,∴g(2x)=22x+=t2+2,
∴p(t)=t2+2mt+m2-m+1.
(2)∵t=h(x)关于x∈[1,2]单调递增,∴≤t≤.
∴p(t)=t2+2mt+m2-m+1≥m2-m-1对于t∈[,]恒成立,
∴m≥-对于t∈[,]恒成立,
令φ(t)=-,则φ′(t)=(-1),
∵t∈[,],∴φ′(t)=(-1)<0,故φ(t)=-在t∈[,]上单调递减,
∴φ(t)max=φ()=-,∴m≥-为m的取值范围.
(3)由(1)得p(p(t))=[p(t)]2+2mp(t)+m2-m+1,
若p(p(t))=0无实根,即[p(t)]2+2mp(t)+m2-m+1①无实根,
方程①的判别式△=4m2-4(m2-m+1)=4(m-1).
1°当方程①的判别式△<0,即m<1时,方程①无实根.
2°当方程①的判别式△≥0,即m≥1时,
方程①有两个实根p(t)=t2+2mt+m2-m+1=-m±,
即t2+2mt+m2+1±=0②,
只要方程②无实根,故其判别式△2=4m2-4(m2+1±)<0,
即得-1-<0③,且-1+<0④,
∵m≥1,③恒成立,由④解得m<2,∴③④同时成立得1≤m<2.
综上,m的取值范围为m<2.