Question

（理科學生做）若函數f（x）對任意x₁，x₂∈D，都有|f（x₁）-f（x₂）|≤|x₁-x₂|成立，則稱f（x）為D上的“收縮”函數
（1）判斷函數f(x)=

1

4

x2+

1

2

x在[-1，1]上是否是“收縮”函數，并說明理由；
（2）是否存在k∈R，使得f(x)=

k

x+2

在[-1，+∞）上為“收縮”函數，若存在，求k的范圍；若不存在，說明理由；
（3）若D=[0，1]，且f（0）=f（1），且f（x）為“收縮”函數，問|f(x1)-f(x2)|≤

1

2

能否成立，說明理由．

Answer 1

考點：函數的值域

專題：新定義,函數的性質及應用

分析：（1）任取x₁，x₂∈[-1，1]，可得|f（x₁）-f（x₂）|的不等式，結合題意可判函數為“收縮”函數；
（2）假設存在k∈R，使得f(x)=

k

x+2

在[-1，+∞）上為“收縮”函數，則滿足對任意x₁，x₂∈[-1，+∞），都有|f（x₁）-f（x₂）|≤|x₁-x₂|成立，代入已知可得k的不等式，解不等式可得；（3）舉反例f（0）=0，f（

3

4

）=

3

4

，驗證可得．

解答： 解：（1）任取x₁，x₂∈[-1，1]，可得|f（x₁）-f（x₂）|
=|（

1

4

x12+

1

2

x1）-（

1

4

x22+

1

2

x2）|
=|

1

4

（x₁+x₂）（x₁-x₂）+

1

2

（x₁-x₂）|
=|x₁-x₂||

1

4

（x₁+x₂）+

1

2

|
∵x₁，x₂∈[-1，1]，∴

1

4

（x₁+x₂）∈[-

1

2

，

1

2

]，
∴

1

4

（x₁+x₂）+

1

2

|∈[0，1]，即|

1

4

（x₁+x₂）+

1

2

|≤1，
∴|x₁-x₂||

1

4

（x₁+x₂）+

1

2

|≤|x₁-x₂|
∴|f（x₁）-f（x₂）|≤|x₁-x₂|
∴函數f(x)=

1

4

x2+

1

2

x在[-1，1]上是“收縮”函數；
（2）假設存在k∈R，使得f(x)=

k

x+2

在[-1，+∞）上為“收縮”函數，
則滿足對任意x₁，x₂∈[-1，+∞），都有|f（x₁）-f（x₂）|≤|x₁-x₂|成立，
故|

k

x1+2

-

k

x2+2

|=|k||

x2-x1

(x1+2)(x2+2)

|≤|x₁-x₂|，
∴|k|≤|（x₁+2）（x₂+2）|，
∵x₁，x₂∈[-1，+∞），∴（x₁+2）（x₂+2）＞1，
∴|k|≤1，解得-1＜k＜1；
（3）由題意可得任取x₁，x₂∈[0，1]，都有|f（x₁）-f（x₂）|≤|x₁-x₂|成立，
若取f（0）=0，f（

3

4

）=

3

4

，則必有|f（0）-f（

3

4

）|=

3

4

≤|0-

3

4

|，
但不滿足|f(x1)-f(x2)|≤

1

2

，故|f(x1)-f(x2)|≤

1

2

不一定成立．

點評：本題考查新定義，涉及函數的單調性和不等式的性質，屬中檔題．