詳細解析帶有複合函數不等式的求解過程

2021-01-18 玉w頭說教育

帶有複合函數不等式的題型

圖一

如果y=f(x)是函數,則複合函數就是把這個函數中x也變成一個函數的形式,即x=g(u),則這個複合函數就是y=f[g(u)]。

圖一中第三步出現的函數就是一個複合函數,這個題的前兩個問題都是對求解第三問複合函數不等式的提示。如果沒有前兩問的問題,直接讓求出第三問,就是增加了該題的難度。

第一步

第一步就是求解f(0)的值,因為題中已經給出了x,y∈R,對於任意的x,y都滿足f(x+y)=f(x)+f(y)成立,所以直接取x=y=0代入這個等式中,即f(0+0)=f(0)+f(0),所以就可以直接求出f(0)=0。

第二步

第二步就是求證f(x)是一個奇函數,這一步也是為求解第三步提供基礎條件。

這裡需要我們注意的是:在求函數的奇偶性時,一定要先判斷函數的定義域是否關於原點對稱。如果函數的定義域不關於原點對稱,那麼這個函數就一定不是奇函數或者偶函數。

在這個題中函數的定義域是R,關於原點對稱,接下來就直接證明-f(x)=f(-x)即可。

因為對於任意的x,y都滿足f(x+y)=f(x)+f(y)成立,所以可令y=-x代入f(x+y)=f(x)+f(y)等式,

即:f(x-x)=f(x)+f(-x)

f(0)=f(x)+f(-x)

因為第一步已得出f(0)=0

所以f(-x)=-f(x)

所以f(x)是奇函數。

第三步

這一步要求的是k的取值範圍,所以想辦法得出關於k的不等式。

因為f(x)是奇函數

所以f(k·3^x)+f(3^x-9^x-2)<0就變形為f(k·3^x)<-f(3^x-9^x-2)=f(-3^x+9^x+2)

又因為f(x)在R上是增函數

所以有k·3^x<-3^x+9^x+2

所以這樣我們就得出了關於k的不等式。這裡又存在指數函數,所以可以將指數函數設為t,即t=3^x,指數函數都是恆大於0,所以這裡得到t>0。

所以上述的式子就轉化為:k·t<-t+t^2+2;所以上述的問題也就轉化成關於t的一元二次不等式t^2-(1+k)t+2>0對於任意的t>0恆成立,求k的求值範圍。

令g(t)=t^2-(1+k)t+2,因為t>0,如果-(1+k)t>0則g(t)>0恆成立,是符合題意的,所以令-(1+k)t>0,得到k<-1;

如果當k≥-1時,因為一元二次方程g(t)式開口向上的,函數g(t)>0就需要保證g(t)沒有實數解即可。所以當k≥-1時,g(t)>0恆成立就等價於k≥-1且△=(1+k)^2-4×2<0,解-1≤k<-1+2√2;

綜上所述,當k<-1+2√2時,f(k·3^x)+f(3^x-9^x-2)<0對任意x∈R恆成立。

上述就是求解含有複合函數不等式的問題,希望大家喜歡,如果不喜歡,不要踩,創作不容易,希望大家相互理解,謝謝!

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