问题 解答题
已知定义域为R的函数f(x)=
-2x+b
2x+1+ a
是奇函数.
(1)求a,b的值;
(2)判断函数f(x)的单调性并加以证明;
(3)当t∈[-1,2]时,不等式f(t2-2t)+f(2t2-k)<0恒成立,求实数k的取值范围.
答案

(1)因为f(x)是奇函数,函数的定义域为R,所以f(0)=

-20+b
2 + a
=0,可得b=1,

f(x)=

-2x+1
2x+1+ a
,取f(-1)=-f(1)得
-2-1+1
20+ a
=-
-21+1
22+ a
,解之得a=2

因此,f(x)=

-2x+1
2x+1+ 2
,满足f(-x)=
-2-x+1
2-x+1+ 2
=-
-2x+1
2x+1+ 2
=-f(x),符合题意

所以a=2,b=1

(2)由(1)得,f(x)=

-2x+1
2x+1+ 2
=-
1
2
+
2
2x+1
,设x1<x2,则

f(x1)-f(x2)=-

1
2
+
2
2x1+1
-(-
1
2
+
2
2x2+1
)=
2(2x2-2x1)
(2x1+1)(2x2+1)

∵y=2x在实数集上是增函数且函数值恒大于0,

2x2-2x1>0,2x1+1>0且2x2+1>0,可得f(x1)-f(x2)>0,即f(x1)>f(x2

∴f(x)在(-∞,+∞)上是单调减函数

(3)∵f(x)是奇函数,

∴f(t2-2t)+f(2t2-k)<0,等价于f(t2-2t)<-f(2t2-k)=f(k-2t2),

∵f(x)在(-∞,+∞)上为减函数,

∴由上式可得:t2-2t>k-2t2

即对任意t∈R有:3t2-2t-k>0,

∴△=4+12k<0⇒k<-

1
3
,即实数k的取值范围是(-∞,-
1
3
).

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