问题 解答题
若函数f(x)满足下列条件:在定义域内存在x0,使得f(x0+1)=f(x0)+f(1)成立,则称函数f(x)具有性质M;反之,若x0不存在,则称函数f(x)不具有性质M.
(Ⅰ)证明:函数f(x)=2x具有性质M,并求出对应的x0的值;
(Ⅱ)已知函数h(x)=lg
a
x2+1
具有性质M,求a的取值范围;
(Ⅲ)试探究形如①y=kx+b(k≠0)、②y=ax2+bx+c(a≠0)、③y=
k
x
(k≠0)、④y=ax(a>0且a≠1)、⑤y=logax(a>0且a≠1)的函数,指出哪些函数一定具有性质M?并加以证明.
答案

(Ⅰ)证明:f(x)=2x代入f(x0+1)=f(x0)+f(1)得2x0+1=2x0+2得:…(2分)

即2x0=2,解得x0=1,

∴函数f(x)=2x具有性质M.…(4分)

(Ⅱ)h(x)的定义域为R,且可得a>0,

∵h(x)具有性质M,

∴存在x0,使得h(x0+1)=h(x0)+h(1),代入得lg

a
x20
+2
=lg
a
x0+1
+lg
a
2

化为2(

x20
+1)=a(x0+1)2+a

整理得:(a-2)

x20
+2ax0+2a-2=0有实根…(5分)

①若a=2,得x0=-

1
2
,满足题意

②若a≠2,则要使(a-2)

x20
+2ax0+2a-2=0有实根有实根,只需满足△≥0,

即a2-6a+4≤0,解得a∈[3-

5
,3+
5
]

∴a∈[3-

5
,2)∪(2,3+
5
]…(8分)

综合①②,可得a∈[3-

5
,3+
5
]…(9分)

(Ⅲ)函数y=f(x)恒具有性质M,即关于x的方程f(x+1)=f(x)+f(1)(*)恒有解.

①若f(x)=kx+b,则方程(*)可化为k(x+1)+b=kx+b+k+b,

整理,得0×x+b=0,

当b≠0时,关于x的方程(*)无解

∴f(x)=kx+b不恒具备性质M;

②若f(x)=ax2+bx+c(a≠0),则方程(*)可化为2ax+a+b=0,解得x--

a+b
2a

∴函数f(x)=ax2+bx+c(a≠0)一定具备性质M.

③若f(x)=

k
x
(k≠0),则方程(*)可化为x2+x+1无解

∴f(x)=

k
x
(k≠0)不具备性质M;

④若f(x)=ax,则方程(*)可化为ax+1=ax+a,化简得(a-1)ax=a即ax=

a
a-1

当0<a<1时,方程(*)无解

∴f(x)=

k
x
(k≠0),不恒具备性质M;

⑤若f(x)=logax,则方程(*)可化为loga(x+1)=logax,化简得x+1=x

显然方程无解;

∴f(x)=

k
x
(k≠0),不具备性质M;

综上所述,只有函数f(x)=ax2+bx+c一定具备性质M.…(14分)

选择题
单项选择题