问题 解答题
设函数f(x)=2x-1的反函数为f-1(x),g(x)=log4(3x+1).
(1)求f-1(x)及其定义域;
(2)若f-1(x)≤g(x),求x的取值范围D;
(3)设H(x)=g(x)-f-1(x),当x∈D时(D为(2)中所求)时,函数H(x)的图象与直线y=a有公共点,求实数a的取值范围.
(4)设H(x)=g(x)-
1
2
f-1(x),当x∈D时(D为(2)中所求)时,函数H(x)的图象与直线y=a有公共点,求实数a的取值范围.
答案

(1)∵y=f(x)=2x-1

∴x=log2(y+1)

∴y=log2(x+1)

∵x+1>0

∴x>-1

∴函数f(x)=2x-1的反函数为f-1(x)=log2(x+1)定义域为(-1,+∞)

(2)由(1)可知f-1(x)≤g(x)等价转化为若log2(x+1)log2

3x+1

若log2(x+1)log2

3x+1

x+1>0
3x+1>0
3x+1
≥x+1

∴0≤x≤1

故D=[0,1]

(3)由条件和(1)可得H(x)=log2

3x+1
x+1
(0≤x≤1)

令t=

3x+1
x+1
(0≤x≤1)则t=
1-3x
2
3x+1
(x+1)2
(0≤x≤1)

∴0≤x

1
3
时t=
3x+1
x+1
单调递增,
1
3
<x≤1时t=
3x+1
x+1
单调递减

∴当t=

1
3
tmax=
3
2
4

∵当x=0时t=1,x=1时t=1

∴1≤t≤

3
2
4

∴0≤log2

3x+1
x+1
log2
3
2
4

∴要使函数H(x)的图象与直线y=a有公共点则有0≤a≤log2

3
2
4

(4)由条件和(1)可得H(x)=

1
2
log2
3x+1
x+1
(0≤x≤1)

令t=

3x+1
x+1
(0≤x≤1)则t=
2
(x+1)2
>0在0≤x≤1上恒成立故t=
3x+1
x+1
在0≤x≤1上单调递增

∴1≤t≤2

∴0≤

1
2
log2
3x+1
x+1
1
2

∴要使函数H(x)的图象与直线y=a有公共点则有0≤a≤

1
2

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