Question

已知函數(shù)（為常數(shù)），函數(shù)定義為：對每一個給定的實數(shù)，

（1）求證：當滿足條件時，對于,；

（2）設是兩個實數(shù)，滿足，且，若，求函數(shù)在區(qū)間上的單調(diào)遞增區(qū)間的長度之和.（閉區(qū)間的長度定義為）

 

Answer 1

（1）詳見解析（2）

【解析】

試題分析：（1）由分析可知的解析式就是取中較小的一個。所以等價于，將此不等式轉化成指數(shù)函數(shù)不等式，根據(jù)指數(shù)的運算法則，應將除過去用公式，再將不等式左邊的2也化為以3為底的對數(shù)，依據(jù)的公式是。再根據(jù)指數(shù)函數(shù)的單調(diào)性解同底的對數(shù)不等式。最后根據(jù)絕對值不等式的性質(zhì)放縮不等式，即可求解。（2）根據(jù)（1）中所證已知時，，圖形關于對稱，且在兩側單調(diào)性相反。若則為的中點。即可求得函數(shù)在區(qū)間上的單調(diào)遞增區(qū)間的長度。當時，當時，當時，當時解圖象交點的橫坐標，根據(jù)圖像得的解析式。再根據(jù)圖像得增區(qū)間，再求增區(qū)間的長度。

試題解析：（1）由的定義可知，（對所有實數(shù)）等價于（對所有實數(shù)）這又等價于，即對所有實數(shù)均成立. （*） 由于的最大值為， 故（*）等價于，即，所以當時，

（2）分兩種情形討論

（i）當時，由（1）知（對所有實數(shù)）

則由及易知，

再由的單調(diào)性可知，

函數(shù)在區(qū)間上的單調(diào)增區(qū)間的長度

為（參見示意圖1）

（ii）時，不妨設，則，于是

當時，有，從而；

當時，有

從而 ；

當時，，及，由方程

解得圖象交點的橫坐標為

⑴

顯然，

這表明在與之間。由⑴易知

綜上可知，在區(qū)間上， （參見示意圖2）

故由函數(shù)及的單調(diào)性可知，在區(qū)間上的單調(diào)增區(qū)間的長度之和為，由于，即，得

⑵

故由⑴、⑵得

綜合（i）（ii）可知，在區(qū)間上的單調(diào)增區(qū)間的長度和為。

考點：指數(shù)函數(shù)單調(diào)性，數(shù)形結合