Question

4．已知函數(shù)f（x）=log₂（1-x）-log₂（1+x）．
（1）求函數(shù)f（x）的定義域并判斷f（x）的奇偶性；
（2）判斷f（x）在定義域上的單調(diào)性，并證明；
（3）方程f（x）=x+1是否有根？如果有根x₀，請(qǐng)求出一個(gè)長(zhǎng)度為$\frac{1}{4}$的區(qū)間（a，b），使x₀∈（a，b）；如果沒(méi)有，請(qǐng)說(shuō)明理由？（注：區(qū)間（a，b）的長(zhǎng)度=b-a）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)對(duì)數(shù)的定義可知負(fù)數(shù)和0沒(méi)有對(duì)數(shù)，列出關(guān)于x的不等式組，求出解集即可；要判斷函數(shù)的奇偶性即求出f（-x），判斷f（-x）與f（x）的關(guān)系可得；
（2）求出函數(shù)的導(dǎo)數(shù)，判斷導(dǎo)函數(shù)的符號(hào)，從而判斷函數(shù)的單調(diào)性即可；
（3）把f（x）的解析式代入到方程中利用對(duì)數(shù)的運(yùn)算性質(zhì)及對(duì)數(shù)的定義化簡(jiǎn)得到g（x）=0，然后在（-1，1）上取幾個(gè)特殊值-$\frac{1}{2}$，0，-$\frac{1}{4}$，代入g（x）求出值判斷任意兩個(gè)乘積的正負(fù)即可知道之間是否有根．

解答 解：（1）要使函數(shù)有意義，則 $\left\{\begin{array}{l}{1-x＞0}\\{1+x＞0}\end{array}\right.$，
∴-1＜x＜1，故函數(shù)的定義域?yàn)椋?1，1）
∵f（-x）=log₂（1+x）-log₂（1-x）=-f（x），
∴f（x）為奇函數(shù)．
（2）f（x）在（-1，1）遞減．
理由：f′（x）=$\frac{2}{（x+1）（x-1）ln2}$，
∵x+1＞0，x-1＜0，
故f′（x）＜0，故f（x）在（-1，1）遞減；
（3）由題意知方程f（x）=x+1?log₂（1-x）-log₂（1+x）=x+1，
可化為（x+1）2^x+1+x-1=0
設(shè)g（x）=（x+1）2^x+1+x-1，x∈（-1，1）
則g（-$\frac{1}{2}$）=$\frac{1}{2}$×${2}^{\frac{1}{2}}$-$\frac{1}{2}$-1=$\frac{\sqrt{2}-3}{2}$＜0，g（0）=2-1=1＞0，
所以g（-$\frac{1}{2}$）g（0）＜0，故方程在（-$\frac{1}{2}$，0）上必有根；
又因?yàn)間（-$\frac{1}{4}$）=$\frac{3}{4}$×${2}^{\frac{3}{4}}$-$\frac{1}{4}$-1=$\frac{\root{4}{648}-\root{4}{625}}{4}$＞0，
所以g（-$\frac{1}{2}$）g（-$\frac{1}{4}$）＜0，故方程在（-$\frac{1}{2}$，-$\frac{1}{4}$）上必有一根．
所以滿足題意的一個(gè)區(qū)間為（-$\frac{1}{2}$，-$\frac{1}{4}$）．

點(diǎn)評(píng) 此題是一道綜合題，要求學(xué)生會(huì)求對(duì)數(shù)函數(shù)的定義域，會(huì)判斷函數(shù)的奇偶性，會(huì)判斷根的存在性和根的個(gè)數(shù)．在做第三問(wèn)時(shí)注意會(huì)取特殊值．