问题 解答题
设y=f(x)是定义在区间[-1,1]上的函数,且满足条件:(i)f(-1)=f(1)=0;(ii)对任意的u,v∈[-1,1],都有|f(u)-f(v)|≤|u-v|.
(Ⅰ)证明:对任意的x∈[-1,1],都有x-1≤f(x)≤1-x;
(Ⅱ)判断函数g(x)=
1+x,x∈[-1,0)
1-x,x∈[0,1]
是否满足题设条件;
(Ⅲ)在区间[-1,1]上是否存在满足题设条件的函数y=f(x),且使得对任意的u,v∈[-1,1],都有|f(u)-f(v)|=u-v.
若存在,请举一例:若不存在,请说明理由.
答案

(Ⅰ)证明:由题设条件可知,当x∈[-1,1]时,有|f(x)|=|f(x)-f(1)|≤|x-1|=1-x,

即x-1≤f(x)≤1-x.

(Ⅱ)函数g(x)满足题设条件.

验证如下:g(-1)=0=g(1).

对任意的u,v∈[-1,1],

当u,v∈[0,1]时,有|g(u)-g(v)|=|(1-u)-(1-v)|=|u-v|;

当u,v∈[-1,0]时,同理有|g(u)-g(v)|=|u-v|;

当u•v<0,不妨设u∈[-1,0),v∈(0,1],有|g(u)-g(v)|=|(1+u)-(1-v)|=|u+v|≤|v-u|.

所以,函数g(x)满足题设条件.

(Ⅲ)这样满足的函数不存在.

理由如下:假设存在函数f(x)满足条件,则由f(-1)=f(1)=0,得|f(1)-f(-1)|=0,①

由于对任意的u,v∈[-1,1],都有|f(u)-f(v)|=|u-v|.

所以,|f(1)-f(-1)|=|1-(-1)|=2.②

①与②矛盾,因此假设不成立,即这样的函数不存在.

单项选择题
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