Question

已知集合M是滿足下列性質的函數f（x）的全體：在定義域內存在x₀，使得f（x₀+1）=f（x₀）+f（1）成立．
（1）函數f（x）=sinx是否屬于集合M？說明理由；
（2）設函數f（x）=lg

2k

x2+1

∈M，求實數k的取值范圍．
（3）若函數f（x）=2^x+x²，證明f（x）∈M．

Answer 1

（1）由題意知f（x）=sinx，要f（x₀+1）=f（x₀）+f（1），即需sin（x₀+1）=sinx₀+sin1
顯然當x₀=0時等式成立，即f（x）=sinx∈M．
（2）∵函數f（x）=lg

2k

x2+1

∈M，∴f（x+1）=f（x）+f（1）有解，即lg

2k

(x+1)2+1

=lg

2k

x2+1

+lg

2k

2

lg

2k

(x+1)2+1

=lg

2k

x2+1

•

2k

2

2k

(x+1)2+1

=

2k

x2+1

•

2k

2

，
∴x²+1=k（x²+2x+2），∴（k-1）x²+2kx+2k-1=0有解，
①k=1時，x=-

1

2

有解，符合；
②k≠1時，△=4k²-4（k-1）（2k-1）≥0，∴

3- 5

2

≤k≤

3+ 5

2

，k≠1，
綜上：

3- 5

2

≤k≤

3+ 5

2

．
（3）∵函數f（x）=2^x+x²∈M，要證f（x）∈M，
∴f（x+1）=f（x）+f（1）有解，∴2^x+1+（x+1）²=2^x+x²+3有解，即2^x+2x-2=0有解，
設h（x）=2^x+2x-2，∵h（0）=-1，h（1）=2，
根據函數的零點存在性判定理得，存在x₀∈（0，1），h（x₀）=0，
即f（x₀+1）=f（x₀）+f（1）成立，∴f（x）∈M．