问题 解答题
定义在(-1,1)的函数f(x),对于任意的x,y∈(-1,1),都有f(
x+y
1+xy
)=f(x)+f(y)
,且x>0时,f(x)>0,f(
1
2
)=
1
2

(1)判断f(x)的奇偶性并证明
(2)证明f(x)在区间(-1,1)上是增函数
(3)若f(x)<m2-2am+1,对所有x∈[-
4
5
4
5
]
,a∈[-1,1]恒成立,求实数m的取值范围.
答案

(1)函数f(x)在区间(-1,1)上是奇函数.

证明:∵函数定义域为(-1,1),

令x=y=0得f(0)=0,

令y=-x,则有f(x)+f(-x)=0,得f(-x)=-f(x),

所以函数f(x)在区间(-1,1)上是奇函数.

(2)设-1<x1<x2<1,

则f(x2)-f(x1)=f(x2)+f(-x1)=f(

x2-x1
1-x2x1
),而x2-x1>0,|x1||x2|<1

∴1-x1x2>0

x2-x1
1-x2x1
>0,又x>0时,f(x)>0,

∴f(

x2-x1
1-x2x1
)>0,即f(x2)>f(x1),

∴f(x)在区间(-1,1)上是增函数;

(3)∵f(

1
2
)=
1
2
,f(
x+y
1+xy
)=f(x)+f(y),

∴令x=y=

1
2
得:f(
1
2
+
1
2
1+
1
2
×
1
2
)=2f(
1
2
)=1,即f(
4
5
)=1.

因为函数f(x)在(-1,1)上是增函数,故在[-

4
5
4
5
]上是增函数,

又f(

4
5
)=1,

f(x)<m2-2am+1,对所有x∈[-

4
5
4
5
],a∈[-1,1]恒成立⇔1<m2-2am+1,对所有x∈[-
4
5
4
5
],a∈[-1,1]恒成立,

即m2-2am>0,a∈[-1,1]恒成立.

记g(a)=m2-2am,对所有的a∈[-1,1],g(a)>0成立,

只需g(a)在[-1,1]上的最小值大于等于0.即g(-1)>0;g(1)>0.

解得:m<-2或m=0,或m>2.

故m的取值范围为m<-2,或m=0,或m>2.

单项选择题
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