Question

已知函數（a∈R）．
（1）試判斷f（x）的單調性，并證明你的結論；
（2）若f（x）為定義域上的奇函數，
①求函數f（x）的值域；
②求滿足f（ax）＜f（2a-x²）的x的取值范圍．

Answer 1

（本小題滿分16分）
解：（1）函數f（x）為定義域（-∞，+∞），
且，
任取x₁，x₂∈（-∞，+∞），且x₁＜x₂
則…（3分）
∵y=2^x在R上單調遞增，且x₁＜x₂
∴，，，，
∴f（x₂）-f（x₁）＞0，
即f（x₂）＞f（x₁），
∴f（x）在（-∞，+∞）上的單調增函數．…（5分）
（2）∵f（x）是定義域上的奇函數，∴f（-x）=-f（x），
即對任意實數x恒成立，
化簡得，
∴2a-2=0，即a=1，…（8分）
（注：直接由f（0）=0得a=1而不檢驗扣2分）
①由a=1得，
∵2^x+1＞1，∴，…（10分）
∴，∴
故函數f（x）的值域為（-1，1）．…（12分）
②由a=1，得f（x）＜f（2-x²），
∵f（x）在（-∞，+∞）上單調遞增，∴x＜2-x²，…（14分）
解得-2＜x＜1，
故x的取值范圍為（-2，1）．…（16分）
分析：（1）函數f（x）為定義域（-∞，+∞），且，任取x₁，x₂∈（-∞，+∞），且x₁＜x₂，推導出f（x₂）-f（x₁）＞0，由此得到f（x）在（-∞，+∞）上的單調增函數．
（2）由f（x）是定義域上的奇函數，知對任意實數x恒成立，由此能夠求出函數f（x）的值域和滿足f（ax）＜f（2a-x²）的x的取值范圍．
點評：本題考查函數的單調性的判斷，考查函數的值域的求法和滿足f（ax）＜f（2a-x²）的x的取值范圍．解題時要認真審題，仔細解答，注意定義法判斷函數的單調性的應用．