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|-
1
2
<x<
1
2
}
,求a的值;
(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)=
1
3
,解关于x的不等式f-1(x)<m(m∈R).
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-x
(-1<x<1)

令t=

1+x
1-x
,得t/=
1-x+1+x
(1-x) 2
=
2
(1-x) 2
>0

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
1
2
),分两种情况加以讨论:

①当a>1时,f(-

1
2
) =-2且f(
1
2
) =2

∴loga

1
2
-loga
3
2
=-2⇒loga
1
3
=-2
a=
3

②当0<a<1时,f(-

1
2
) =2且f(
1
2
) =-2,类似①的方法可得a=
3
3

综上所述,得实数a的值为

3
3
3

(2)∵f(x)=log a

1+x
1-x
x=
-1+ay
1+ay

∴f-1(x)=

-1+ax
1+ax
=1-
2
1+ax

∵1+ax>1

1-

2
1+ax
∈(-1,1)

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
=
1
3
⇒a=2,

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-

2
1+2x
<m⇒2x
1+m
1-m
x<log2
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

1+m
1-m
);当m≥1时,原不等式的解集是R.

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