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)-
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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)≤log23x+1
若log2(x+1)≤log23x+1
∴x+1>0 3x+1>0
≥x+13x+1
∴0≤x≤1
故D=[0,1]
(3)由条件和(1)可得H(x)=log2
(0≤x≤1)3x+1 x+1
令t=
(0≤x≤1)则t′=3x+1 x+1
(0≤x≤1)1-3x 2
(x+1)23x+1
∴0≤x≤
时t=1 3
单调递增,3x+1 x+1
<x≤1时t=1 3
单调递减3x+1 x+1
∴当t=
时tmax=1 3 3 2 4
∵当x=0时t=1,x=1时t=1
∴1≤t≤3 2 4
∴0≤log2
≤log23x+1 x+1 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≤log23 2 4
(4)由条件和(1)可得H(x)=
log21 2
(0≤x≤1)3x+1 x+1
令t=
(0≤x≤1)则t′=3x+1 x+1
>0在0≤x≤1上恒成立故t=2 (x+1)2
在0≤x≤1上单调递增3x+1 x+1
∴1≤t≤2
∴0≤
log21 2
≤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