已知函数f(x)=1-(4)/(2(a)^x+a)(a>0,a≠1)且f(0)=0.(Ⅰ)求a的值;(Ⅱ)若函数g(x)=(2x+1)•f(x)+k有零点,求实数k的取值范围.(Ⅲ)当x∈(0,1)时,f(x)>m•2x-2恒成立,求实数m的取值范围.
(Ⅰ)求a的值;
(Ⅱ)若函数g(x)=(2x+1)•f(x)+k有零点,求实数k的取值范围.
(Ⅲ)当x∈(0,1)时,f(x)>m•2x-2恒成立,求实数m的取值范围.
题目解答
答案
求得a=2,故f(x)=1-$\frac{4}{2{•2}^{x}+2}$=1-$\frac{2}{{2}^{x}+1}$.
(Ⅱ)若函数g(x)=(2x+1)•f(x)+k=2x+1-2+k=2x-1+k 有零点,
则函数y=2x的图象和直线y=1-k有交点,∴1-k>0,求得k<1.
(Ⅲ)∵当x∈(0,1)时,f(x)>m•2x-2恒成立,即1-$\frac{2}{{2}^{x}+1}$>m•2x-2恒成立.
令t=2x,则t∈(1,2),且 m<$\frac{3}{t}$-$\frac{2}{t(t+1)}$=$\frac{3t+1}{t(t+1)}$=$\frac{1}{t}$+$\frac{2}{t+1}$.
由于$\frac{1}{t}$+$\frac{2}{t+1}$ 在t∈(1,2)上单调递减,∴$\frac{1}{t}$+$\frac{2}{t+1}$>$\frac{1}{2}$+$\frac{2}{2+1}$=$\frac{7}{6}$,∴m≤$\frac{7}{6}$.
解析
(Ⅰ)求参数a的值
本题考查函数在特定点的函数值求解。关键点在于将x=0代入函数表达式,建立关于a的方程,通过解方程求得a的值。注意分母的化简和方程的变形。
(Ⅱ)求k的取值范围
本题考查函数零点存在性条件。核心思路是将g(x)=0转化为指数函数与直线的交点问题,利用指数函数的值域确定k的范围。需注意分离参数k并分析不等式成立的条件。
(Ⅲ)求m的取值范围
本题考查不等式恒成立问题。需通过变量代换将原不等式转化为关于t的函数最值问题,分析函数的单调性确定最小值,从而求得m的范围。关键点在于分离参数m并构造目标函数。
(Ⅰ)求a的值
代入x=0
由题意,$f(0)=0$,代入函数表达式:
$f(0) = 1 - \frac{4}{2a^0 + a} = 1 - \frac{4}{2 + a} = 0$
解方程求a
整理方程:
$\frac{4}{2 + a} = 1 \implies 2 + a = 4 \implies a = 2$
(Ⅱ)求k的取值范围
化简g(x)
将$f(x)$代入$g(x)$:
$g(x) = (2^x + 1)\left(1 - \frac{2}{2^x + 1}\right) + k = 2^x + 1 - 2 + k = 2^x - 1 + k$
分析零点存在性
令$g(x)=0$,即$2^x = 1 - k$。因为$2^x > 0$,所以$1 - k > 0$,解得:
$k < 1$
(Ⅲ)求m的取值范围
变量代换
令$t = 2^x$,当$x \in (0,1)$时,$t \in (1,2)$。原不等式变为:
$1 - \frac{2}{t + 1} > m t - 2$
分离参数m
整理不等式:
$m < \frac{3}{t} - \frac{2}{t(t + 1)} = \frac{3t + 1}{t(t + 1)} = \frac{1}{t} + \frac{2}{t + 1}$
分析函数单调性
令$h(t) = \frac{1}{t} + \frac{2}{t + 1}$,当$t \in (1,2)$时,$h(t)$单调递减。因此:
$h(t) > h(2) = \frac{1}{2} + \frac{2}{3} = \frac{7}{6}$
故$m$需满足:
$m \leq \frac{7}{6}$