Question

已知函數(shù)y=x+

a

x

有如下性質(zhì)：如果常數(shù)a＞0，那么該函數(shù)在（0，

a

]上是減函數(shù)，在[

a

，+∞）上是增函數(shù)．
（Ⅰ）如果函數(shù)y=x+

2b

x

（x＞0）的值域?yàn)閇6，+∞），求b的值；
（Ⅱ）研究函數(shù)y=x²+

c

x2

（常數(shù)c＞0）在定義域內(nèi)的單調(diào)性，并說(shuō)明理由；
（Ⅲ）對(duì)函數(shù)y=x+

a

x

和y=x²+

a

x2

（常數(shù)a＞0）作出推廣，使它們都是你所推廣的函數(shù)的特例．研究推廣后的函數(shù)的單調(diào)性（只須寫出結(jié)論，不必證明），并求函數(shù)F（x）=（x²+

1

x

）ⁿ+（

1

x2

+x）ⁿ（n是正整數(shù)）在區(qū)間[

1

2

，2]上的最大值和最小值（可利用你的研究結(jié)論）．

Answer 1

分析：（1）函數(shù)y=x+

2b

x

（x＞0）的最小值是2

2b

=6，由此可求出b的值．
（2）設(shè)0＜x₁＜x₂，y₂-y₁=

x

2 2

+

c

x 2 2

-

x

2 1

-

c

x 2 1

=(

x

2 2

-

x

2 1

)(1-

c

x 2 1 • x 2 2

)．由此入手經(jīng)過(guò)講座可知該函數(shù)在（-∞，-

4	c

]上是減函數(shù)，在[-

4	c

，0）上是增函數(shù)．
（3）可以把函數(shù)推廣為y=xn+

a

xn

（常數(shù)a＞0），其中n是正整數(shù)．當(dāng)n是奇數(shù)時(shí)，函數(shù)y=xn+

a

xn

在（0，

2n	a

]上是減函數(shù)，在[

2n	a

，+∞）上是增函數(shù)，在（-∞，-

2n	a

]上是增函數(shù)，在[-

2n	a

，0）上是減函數(shù)；當(dāng)n是偶數(shù)時(shí)，函數(shù)y=xn+

a

xn

在（0，

2n	a

]上是減函數(shù)，在[

2n	a

，+∞）上是增函數(shù)，在（-∞，-

2n	a

]上是減函數(shù)，在[-

2n	a

，0）上是增函數(shù)．并且由函數(shù)的單調(diào)性可求出當(dāng)x=1時(shí)F（x）取得最小值2ⁿ⁺¹．

解答：解：（1）函數(shù)y=x+

2b

x

（x＞0）的最小值是2

2b

，則2

2b

=6，
∴b=log₂9．
（2）設(shè)0＜x₁＜x₂，y₂-y₁=

x

2 2

+

c

x 2 2

-

x

2 1

-

c

x 2 1

=(

x

2 2

-

x

2 1

)(1-

c

x 2 1 • x 2 2

)．
當(dāng)

4	c

＜x₁＜x₂時(shí)，y₂＞y₁，函數(shù)y=x2+

c

x2

在[

4	c

，+∞）上是增函數(shù)；
當(dāng)0＜x₁＜x₂＜

4	c

時(shí)y₂＜y₁，函數(shù)y=x2+

c

x2

在（0，

4	c

]上是減函數(shù)．
又y=x2+

c

x2

是偶函數(shù)，于是，
該函數(shù)在（-∞，-

4	c

]上是減函數(shù)，在[-

4	c

，0）上是增函數(shù)；
（3）可以把函數(shù)推廣為y=xn+

a

xn

（常數(shù)a＞0），其中n是正整數(shù)．
當(dāng)n是奇數(shù)時(shí)，函數(shù)y=xn+

a

xn

在（0，

2n	a

]上是減函數(shù)，在[

2n	a

，+∞）上是增函數(shù)，
在（-∞，-

2n	a

]上是增函數(shù)，在[-

2n	a

，0）上是減函數(shù)；
當(dāng)n是偶數(shù)時(shí)，函數(shù)y=xn+

a

xn

在（0，

2n	a

]上是減函數(shù)，在[

2n	a

，+∞）上是增函數(shù)，
在（-∞，-

2n	a

]上是減函數(shù)，在[-

2n	a

，0）上是增函數(shù)；
F（x）=(x2+

1

x

)n+(

1

x2

+x)n
=

C

0 n

(x2n+

1

x2n

)

+C

1 n

(x2n-2+

1

x2n-3

)+…+

C

r n

(x2n-3r+

1

x2n-3r

)+…+

C

n n

(xn+

1

xn

)，
因此F（x）在[

1

2

，1]上是減函數(shù)，在[1，2]上是增函數(shù)．
所以，當(dāng)x=

1

2

或x=2時(shí)，F(xiàn)（x）取得最大值（

9

2

）ⁿ+（

9

4

）ⁿ；
當(dāng)x=1時(shí)F（x）取得最小值2ⁿ⁺¹；

點(diǎn)評(píng)：本題考查函數(shù)的性質(zhì)和應(yīng)用，解題時(shí)要認(rèn)真審題，仔細(xì)解答．