问题 解答题

已知函数f(x)=2x+1定义在R上.

(1)若存在,使得f(x)+f(-x)=a成立,求实数a的取值范围;

(2)若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;

(3)若对任意x∈[1,2]都有p(t)≥m2-m-1成立,求实数m的取值范围.

答案

(1)依题意有a=2x+1+2-x+1

即关于x的方程a=2•2x+

2
2x
有解.…(2分)

2•2x+

2
2x
≥2
2•2x
2
2x
=4,当且仅当2•2x=
2
2x
,即x=0时等号成立,故实数a的取值范围是[4,+∞).(4分)

(2)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得g(x)=

f(x)+f(-x)
2
h(x)=
f(x)-f(-x)
2
(5分)

∵f(x)定义在R上,

∴g(x),h(x)都定义在R上.

g(-x)=

f(-x)+f(x)
2
=g(x),h(-x)=
f(-x)-f(x)
2
=-h(x)
.∴满足g(x)是偶函数,h(x)是奇函数,

又∵f(x)=2x+1

g(x)=

f(x)+f(-x)
2
=
2x+1+2-x+1
2
=2x+
1
2x
h(x)=
f(x)-f(-x)
2
=
2x+1-2-x+1
2
=2x-
1
2x
.(7分)

2x-

1
2x
=t,则t∈R,平方,

t2=(2x-

1
2x
)2=22x+
1
22x
-2,∴g(2x)=22x+
1
22x
=t2+2

故p(t)=t2+2mt+m2-m+1.(9分)

(3)∵t=h(x)在x∈[1,2]上是增函数,(10分)

3
2
≤t≤
15
4
.(12分)

∴p(t)=t2+2mt+m2-m+1≥m2-m-1对于t∈[

3
2
15
4
]恒成立,

m≥-

t2+2
2t
=-(
t
2
+
1
t
)对于t∈[
3
2
15
4
]
恒成立(14分)

φ(t)=-(

t
2
+
1
t
),则
t
2
+
1
t
2

当且仅当t=

2
时等号成立,而
2
∉[
3
2
15
4
]

∴函数φ(t)=-(

t
2
+
1
t
)在t∈[
3
2
15
4
]
上是减函数,

φ(t)max=φ(

3
2
)=-
17
12
,故m≥-
17
12
.(16分)

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