问题 解答题
已知函数f(x)=logm
x-3
x+3

(1)判断f(x)的奇偶性并证明;
(2)若f(x)的定义域为[α,β](β>α>0),判断f(x)在定义域上的增减性,并加以证明;
(3)若0<m<1,使f(x)的值域为[logmm(β-1),logmm(α-1)]的定义域区间[α,β](β>α>0)是否存在?若存在,求出[α,β],若不存在,请说明理由.
答案

(1)由

x-3
x+3
>0得f(x)的定义域为(-∞,-3)∪(3,+∞),关于原点对称.

f(-x)=logm

-x-3
-x+3
=logm
x+3
x-3
=logm(
x-3
x+3
)-1=-f(x)

∴f(x)为奇函数                     …(3分)

(2)∵f(x)的定义域为[α,β](β>α>0),则[α,β]⊂(3,+∞).

设x1,x2∈[α,β],则x1<x2,且x1,x2>3,

f(x1)-f(x2)=logm

x1-3
x1+3
-logm
x2-3
x2+3
=logm
(x1-3)(x2+3)
(x1+3)(x2-3)

∵(x1-3)(x2+3)-(x1+3)(x2-3)=6(x1-x2)<0,

∴(x1-3)(x2+3)<(x1+3)(x2-3)

(x1-3)(x2+3)
(x1+3)(x2-3)
<1,

∴当0<m<1时,logm

(x1-3)(x2+3)
(x1+3)(x2-3)
>0,即f(x1)>f(x2);

当m>1时,logm

(x1-3)(x2+3)
(x1+3)(x2-3)
<0,即f(x1)<f(x2),

故当0<m<1时,f(x)为减函数;m>1时,f(x)为增函数.                      …(7分)

(3)由(1)得,当0<m<1时,f(x)在[α,β]为递减函数,

∴若存在定义域[α,β](β>α>0),使值域为[logmm(β-1),logmm(α-1)],

则有

logm
α-3
α+3
=logmm(α-1)
logm
β-3
β+3
=logmm(β-1)
…(9分)

α-3
α+3
=m(α-1)
β-3
β+3
=m(β-1)

∴α,β是方程

x-3
x+3
=m(x-1)的两个解…(10分)

解得当0<m<

2-
3
4
时,[α,β]=[
1-2m-
16m2-16m+1
2m
1-2m+
16m2-16m+1
2m
]

2-
3
4
≤m<1时,方程组无解,即[α,β]不存在.                 …(12分)

单项选择题
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