Question

1．已知函數(shù)f（x）=（$\frac{1}{3}$）^x，其反函數(shù)為y=g（x）．
（1）若g（mx²+2x+1）的定義域?yàn)镽，求實(shí)數(shù)m的取值范圍；
（2）當(dāng)x∈[-1，1]時(shí)，求函數(shù)y=[f（x）]²-2af（x）+3的最小值h（a）；
（3）是否存在實(shí)數(shù)m＞n＞3，使得函數(shù)y=h（x）的定義域?yàn)閇n，m]，值域?yàn)閇n²，m²]，若存在，求出m、n的值；若不存在，則說明理由．

Answer 1

分析 （1）函數(shù)f（x）=（$\frac{1}{3}$）^x，則其反函數(shù)為y=g（x）=$lo{g}_{\frac{1}{3}}x$．可得g（mx²+2x+1）=-$lo{g}_{3}（m{x}^{2}+2x+1）$，當(dāng)m≤0時(shí)，舍去．當(dāng)m＞0時(shí)，g（mx²+2x+1）的定義域?yàn)镽，可得$\left\{\begin{array}{l}{m＞0}\\{△=4-4m＜0}\end{array}\right.$，解得m即可得出．
（2）函數(shù)y=[f（x）]²-2af（x）+3=$（\frac{1}{3}）^{2x}$-2a$（\frac{1}{3}）^{x}$+3，x∈[-1，1]時(shí)，令$（\frac{1}{3}）^{x}$=t∈$[\frac{1}{3}，3]$，y=（t-a）²+3-a²=u（t），對(duì)稱軸t=a．對(duì)a與$\frac{1}{3}$，3的大小分類討論，利用二次函數(shù)的單調(diào)性即可得出．
（3）存在實(shí)數(shù)m＞n＞3，使得函數(shù)y=h（x）=-6x+12的定義域?yàn)閇n，m]，值域?yàn)閇n²，m²]，可得$\left\{\begin{array}{l}{-6n+12={m}^{2}}\\{-6m+12={n}^{2}}\end{array}\right.$，解出即可判斷出結(jié)論．

解答 解：（1）∵函數(shù)f（x）=（$\frac{1}{3}$）^x，則其反函數(shù)為y=g（x）=$lo{g}_{\frac{1}{3}}x$=-log₃x．
∴g（mx²+2x+1）=-$lo{g}_{3}（m{x}^{2}+2x+1）$，
當(dāng)m≤0時(shí)，g（mx²+2x+1）的定義域不為R，舍去．
當(dāng)m＞0時(shí)，g（mx²+2x+1）的定義域?yàn)镽，則$\left\{\begin{array}{l}{m＞0}\\{△=4-4m＜0}\end{array}\right.$，解得m＞1．
∴實(shí)數(shù)m的取值范圍是（1，+∞）．
（2）函數(shù)y=[f（x）]²-2af（x）+3=$（\frac{1}{3}）^{2x}$-2a$（\frac{1}{3}）^{x}$+3，
∵x∈[-1，1]時(shí)，令$（\frac{1}{3}）^{x}$=t∈$[\frac{1}{3}，3]$，
∴y=t²-2at+3=（t-a）²+3-a²=u（t），對(duì)稱軸t=a．
當(dāng)a$≤\frac{1}{3}$時(shí)，u（t）在t∈$[\frac{1}{3}，3]$上單調(diào)遞增，∴t=$\frac{1}{3}$時(shí)，u（t）取得最小值u（$\frac{1}{3}$）=$\frac{28-6a}{9}$．
當(dāng)a≥3時(shí)，u（t）在t∈$[\frac{1}{3}，3]$上單調(diào)遞減，∴t=3時(shí)，u（t）取得最小值u（3）=12-6a．
當(dāng)$\frac{1}{3}$＜a＜3時(shí)，u（t）在t∈$[\frac{1}{3}，a）$上單調(diào)遞減，在t∈[a，3]上單調(diào)遞增，∴t=a時(shí)，u（t）取得最小值u（a）=3-a²．
綜上可得：最小值h（a）=$\left\{\begin{array}{l}{\frac{28-6a}{9}，a≤\frac{1}{3}}\\{-{a}^{2}+3，\frac{1}{3}＜a＜3}\\{-6a+12，a≥3}\end{array}\right.$．
（3）存在實(shí)數(shù)m＞n＞3，使得函數(shù)y=h（x）=-6x+12的定義域?yàn)閇n，m]，值域?yàn)閇n²，m²]，
則$\left\{\begin{array}{l}{-6n+12={m}^{2}}\\{-6m+12={n}^{2}}\end{array}\right.$，可得：m²-6m+24=0，由于△=36-96＜0，因此上述方程無解．
于是假設(shè)不成立，
因此不存在實(shí)數(shù)m＞n＞3，使得函數(shù)y=h（x）=-6x+12的定義域?yàn)閇n，m]，值域?yàn)閇n²，m²]．

點(diǎn)評(píng) 本題考查二次函數(shù)的單調(diào)性與值域、反函數(shù)的求法、一元二次不等式的解集與判別式的關(guān)系、換元法，考查了分類討論方法、推理能力與計(jì)算能力，屬于難題．