问题 解答题

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。

答案

解:(1)假设f(x)=g(x)+h(x)①,其中g(x)为偶函数,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)=

h(x)=

=t,则t∈R,

平方得t2=

∴g(2x)=22x+=t2+2,

∴p(t)=t2+2mt+m2-m+1。

(2)∵t=h(x)对于x∈[1,2]单调递增,

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)=

∵t∈,∴φ′(t)=<0,

故φ(t)=-在t∈上单调递减,

∴φ(t)max=

∴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+1=0①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△=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。

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