问题
解答题
已知函数f(x)=loga(1+x)-loga(1-x)(a>0且a≠1) (1)若不等式|f(x)|<2的解集为{x|-
(2)(文)设f(x)的反函数为f-1(x),若关于x的不等式f-1(x)<m(m∈R)有解,求m的取值范围. (3)(理)设f(x)的反函数为f-1(x),若f-1(1)=
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答案
(1)根据对数的运算法则,得
f(x)=loga(1+x)-loga(1-x)=log a
(-1<x<1)1+x 1-x
令t=
,得t/=1+x 1-x
=1-x+1+x (1-x) 2
>02 (1-x) 2
故t在区间(-1,1)上是关于x的单调增函数,
不等式|f(x)|<2的解集为(-
,1 2
),分两种情况加以讨论:1 2
①当a>1时,f(-
) =-2且f(1 2
) =21 2
∴loga
-loga1 2
=-2⇒loga3 2
=-2⇒a=1 3 3
②当0<a<1时,f(-
) =2且f(1 2
) =-2,类似①的方法可得a=1 2 3 3
综上所述,得实数a的值为
或3
;3 3
(2)∵f(x)=log a
⇒x=1+x 1-x -1+ay 1+ay
∴f-1(x)=
=1--1+ax 1+ax 2 1+ax
∵1+ax>1
∴1-
∈(-1,1)2 1+ax
欲使关于x的不等式f-1(x)<m(m∈R)有解,m必须大于f-1(x)的最小值,所以m≥-1
故m的取值范围是[-1,+∞).
(3)由(2)得f-1(1)=
=-1+a 1+a
⇒a=2,1 3
对于关于x的不等式f-1(x)<m,由(2)知的f-1(x)的值域为(-1,1)
故分3种情形加以讨论:
①当m≥1时,有f-1(x)<1≤m,所以f-1(x)<m恒成立,得不等式的解集是R;
②当-1<m<1,f-1(x)<m⇒1-
<m⇒2x<2 1+2x
⇒x<log21+m 1-m 1+m 1-m
∴不等式的解集是x∈(-∞,log2
)1+m 1-m
由(2)知不等式f-1(x)<m的解集是空集.
综上所述:当m≤-1时原不等式的解集是空集,当-1<m<1时原不等式的解集是x∈(-∞,log2
);当m≥1时,原不等式的解集是R.1+m 1-m