数学
已知函数f(x)满足f(x+1)=lg(2+x)-lg(-x).(1)求函数f(x)的解析式及定义域;(2)解不等式f(x)<1;(3)判断并证明f(x)的单调性.
2019-12-16
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已知函数f(x)满足f(x+1)=lg(2+x)-lg(-x).
(1)求函数f(x)的解析式及定义域;
(2)解不等式f(x)<1;
(3)判断并证明f(x)的单调性.
优质解答
(1)f(x+1)=lg(2+x)-lg(-x),
可令t=x+1,则x=t-1,可得f(t)=lg(1+t)-lg(1-t),
即有f(x)=lg(1+x)-lg(1-x),
由1+x>0且1-x>0,解得-1<x<1,
则函数f(x)的定义域为(-1,1);
(2)由f(x)<1即lg(1+x)-lg(1-x)<1,
即为lg(1+x)<lg10(1-x),
可得0<1+x<10(1-x),
解得-1<x<
9
11
,
则不等式的解集为(-1,
9
11
);
(3)证明:f(x)在(-1,1)上为增函数.
理由:设-1<m<n<1,则f(m)-f(n)=lg(1+m)-lg(1-m)-[lg(1+n)-lg(1-n)]
=lg
1+m
1-m
-lg
1+n
1-n
=lg
1+m
1-m
•
1-n
1+n
=lg
1+m
1+n
•
1-n
1-m
,
由于-1<m<n<1,可得1-m>1-n>0,1+n>1+m>0,
可得0<
1+m
1+n
<1,0<
1-n
1-m
<1,
则0<
1+m
1+n
•
1-n
1-m
<1,
即有lg
1+m
1+n
•
1-n
1-m
<0,
则f(m)-f(n)<0,即f(m)<f(n),
故f(x)在(-1,1)上为增函数.
(1)f(x+1)=lg(2+x)-lg(-x),
可令t=x+1,则x=t-1,可得f(t)=lg(1+t)-lg(1-t),
即有f(x)=lg(1+x)-lg(1-x),
由1+x>0且1-x>0,解得-1<x<1,
则函数f(x)的定义域为(-1,1);
(2)由f(x)<1即lg(1+x)-lg(1-x)<1,
即为lg(1+x)<lg10(1-x),
可得0<1+x<10(1-x),
解得-1<x<
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则不等式的解集为(-1,
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);
(3)证明:f(x)在(-1,1)上为增函数.
理由:设-1<m<n<1,则f(m)-f(n)=lg(1+m)-lg(1-m)-[lg(1+n)-lg(1-n)]
=lg
1+m
1-m
-lg
1+n
1-n
=lg
1+m
1-m
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1-n
1+n
=lg
1+m
1+n
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1-n
1-m
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由于-1<m<n<1,可得1-m>1-n>0,1+n>1+m>0,
可得0<
1+m
1+n
<1,0<
1-n
1-m
<1,
则0<
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1+n
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<1,
即有lg
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1+n
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1-n
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<0,
则f(m)-f(n)<0,即f(m)<f(n),
故f(x)在(-1,1)上为增函数.
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