Question

定義域均為R的奇函數(shù)f（x）與偶函數(shù)g（x）滿足f（x）+g（x）=10^x．
（Ⅰ）求函數(shù)f（x）與g（x）的解析式；
（Ⅱ）求函數(shù)f（x）的反函數(shù)；
（Ⅲ）證明：g（x₁）+g（x₂）≥2g（

x1+x2

2

）；
*（Ⅳ）試用f（x₁），f（x₂），g（x₁），g（x₂）表示f（x₁-x₂）與g（x₁+x₂）．

Answer 1

分析：（Ⅰ）由題意可得：f（x）+g（x）=10^x，再根據(jù)函數(shù)的奇偶性可得：f（-x）+g（-x）=10^-x=-f（x）+g（x），進而結(jié)合兩個式子求出兩個函數(shù)的解析式．
（Ⅱ）由（I）可得：f（x）=y=

1

2

（10^x-

1

10x

），即可得到：10^x=y±

y2+1

，再根據(jù)指數(shù)函數(shù)的性質(zhì)可得：x=lg（y+

y2+1

），進而得到f（x）的反函數(shù)．
（Ⅲ）由（I）可得：2g（

x1+x2

2

）與g（x₁）+g（x₂）的表達式，再利用基本不等式把g（x₁）+g（x₂）進行化簡整理即可得到答案．
（Ⅳ）由（I）可得f（x₁）、f（x₂）、g（x₁）、g（x₂）、f（x₁-x₂）與g（x₁+x₂）的表達式與結(jié)構(gòu)特征，進而得到f（x₁-x₂）=f（x₁）g（x₂）-g（x₁）f（x₂），g（x₁+x₂）=g（x₁）g（x₂）-f（x₁）f（x₂）．

解答：解：（Ⅰ）由題意可得：f（x）+g（x）=10^x ①，
∴f（-x）+g（-x）=10^-x，
∵f（x）為奇函數(shù)，g（x）為偶函數(shù)，
∴f（-x）=-f（x），g（-x）=g（x），
∴-f（x）+g（x）=10^-x ②，
由①，②解得：f（x）=

1

2

（10^x-

1

10x

），g（x）=

1

2

（10^x+

1

10x

）．
（Ⅱ）由（I）可得：f（x）=y=

1

2

（10^x-

1

10x

），
∴（10^x）²-2y?10^x-1=0，解得10^x=y±

y2+1

，
∵10^x＞0，
∴10^x=y+

y2+1

，
∴x=lg（y+

y2+1

），
∴f（x）的反函數(shù)為f^-1（x）=lg（x+

x2+1

）．x∈R．
（Ⅲ）證明：由（I）可得：2g（

x1+x2

2

）=10

x1+x2

2

+

1

10 x1+x2 2

；
并且得到g（x₁）+g（x₂）=

1

2

（10x1+

1

10x1

）+

1

2

（10x2+

1

10x2

）=

1

2

（10x1+10x2）+

1

2

（

1

10x1

+

1

10x2

）
≥

1

2

•2

10x1•10x2

+

1

2

•2 

1 10x1•10x2

=10

x1+x2

2

+

1

10 x1+x2 2

=2g（

x1+x2

2

）；
∴g（x₁）+g（x₂）≥2g（

x1+x2

2

）．
（Ⅳ）由（I）可得：f（x₁-x₂）=f（x₁）g（x₂）-g（x₁）f（x₂），g（x₁+x₂）=g（x₁）g（x₂）-f（x₁）f（x₂）．

點評：本題主要考查函數(shù)的性質(zhì)，如函數(shù)的解析式，奇偶性，單調(diào)性等性質(zhì)，以及考查反函數(shù)等常規(guī)問題的處理方法，第（Ⅲ）問，第（Ⅳ）問把函數(shù)與不等式的證明，函數(shù)與指對式的化簡變形結(jié)合起來，此題綜合性較強，屬于難題，考查學(xué)生綜合應(yīng)用知識的能力．