Question

已知函數(shù)f(x)=

4x

x2+a

．請(qǐng)完成以下任務(wù)：
（Ⅰ）探究a=1時(shí)，函數(shù)f（x）在區(qū)間[0，+∞）上的最大值．為此，我們列表如下

x	0	0.1	0.2	0.5	0.8	1	1.2	1.5	1.8	2	4	6	…
y	0	0.396	0.769	1.6	1.951	2	1.967	1.846	1.698	1.6	0.941	0.649	…

請(qǐng)觀察表中y值隨x值變化的特點(diǎn)，解答以下兩個(gè)問(wèn)題．
（1）寫(xiě)出函數(shù)f（x），在[0，+∞）上的單調(diào)區(qū)間；指出在各個(gè)區(qū)間上的單調(diào)性，并對(duì)其中一個(gè)區(qū)間的單調(diào)性用定義加以證明．
（2）請(qǐng)回答：當(dāng)x取何值時(shí)f（x）取得最大值，f（x）的最大值是多少？
（Ⅱ）按以下兩個(gè)步驟研究a=1時(shí)，函數(shù)f(x)=

4x

x2+a

，(x∈R)的值域．
（1）判斷函數(shù)f（x）的奇偶性；
（2）結(jié)合已知和以上研究，畫(huà)出函數(shù)f（x）的大致圖象，指出函數(shù)的值域．
（Ⅲ）己知a=-1，f（x）的定義域?yàn)椋?1，1），解不等式f(4-3x)+f(x-

3

2

)＞0．

Answer 1

分析：（Ⅰ）（1）利用圖中表格的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，然后利用定義法進(jìn)行證明；
（2）把a(bǔ)=1代入f（x），然后對(duì)其進(jìn)行求導(dǎo)，求出其單調(diào)區(qū)間，根據(jù)圖象求出其最值；
（Ⅱ）（1）已知函數(shù)f(x)=

4x

x2+a

，(x∈R)，f（-x）=-f（x），從而證明；
（2）根據(jù)奇函數(shù)的性質(zhì)，畫(huà)出草圖，然后求出其值域．
（Ⅲ）把a(bǔ)=-1，代入f（x），對(duì)其求導(dǎo)研究函數(shù)的單調(diào)性，利用f（x）的奇函數(shù)，對(duì)其進(jìn)行求解；

解答：解：（Ⅰ）（1）從圖中數(shù)據(jù)可以看出：當(dāng)0＜x＜1時(shí)，y隨x的增大而增大，當(dāng)x≥1時(shí)，y隨x的增大而減小，
∴函數(shù)f（x），在[0，+∞）上的單調(diào)增區(qū)間為[0，1]，單調(diào)減區(qū)間為[1，+∞），
現(xiàn)在對(duì)（1，+∞）上為減函數(shù)進(jìn)行證明；1＜x₁＜x₂，
∴f（x）在[0，1]上為增函數(shù)，在[1，+∞]上為減函數(shù)
現(xiàn)在對(duì)（1，+∞）上為減函數(shù)進(jìn)行證明；1＜x₁＜x₂，
f（x₁）-f（x₂）=

4x1

x 2 1 +1

-

4x2

x 2 2 +1

=

4[(x2-x1)(x1x2-1)]

(  x 2 1 +1)( x 2 2 +1)

，
∴x₂-x₁＞0，x₁x₂-1＞0，
∴f（x₁）-f（x₂）＞0，f（x₁）＞f（x₂）
∴f（x）在（1，+∞）上為減函數(shù)，即證；
（2）∵a=1，∴f（x）=

4x

x2+1

，∴f′（x）=

4-4x2

(x2+1)2

，
∴當(dāng)-1＜x＜1時(shí)，f′（x）＞0，f（x）為增函數(shù)；
當(dāng)x＞1或x＜-1時(shí)，f′（x）＜0，f（x）為減函數(shù)；
由上可知，f（x）在x=1點(diǎn)取極大值，∵x＜0，∴f（x）＜0，
∴f（x）在x=1處取最大值，f_max（x）=f（1）=2；
（Ⅱ）（1）∵a=1，∴f（x）=

4x

x2+1

，
f（-x）=

-4x

(-x)2+1

=-f（x），f（x）為奇函數(shù)；
（2）∵當(dāng)-1＜x＜1時(shí)，f′（x）＞0，f（x）為增函數(shù)；
當(dāng)x＞1或x＜-1時(shí)，f′（x）＜0，f（x）為減函數(shù)；
∵x＜0，∴f（x）＜0，畫(huà)出f（x）的草圖：

可得f（x）≤2，f（x）值域?yàn)椋篬-2，2]
（Ⅲ）∵a=-1，f（x）的定義域?yàn)椋?1，1），
∴f（x）=

4x

x2-1

，f′（x）=--

x2+1

(x2-1)2

＜0，f（x）為減函數(shù)，
∴f（-x）=-f（x），f（x）為奇函數(shù)，
∴f(4-3x)+f(x-

3

2

)＞0，
f（4-3x）＞-f（x-

3

2

），
∴f（4-3x）＞f（

3

2

-x），∵f（x）為減函數(shù)，
∴-1＜4-3x＜

3

2

-x＜1，
∴

5

3

＞x＞

5

4

∴不等式解集為：（

5

4

，

5

3

）

點(diǎn)評(píng)：此題主要考查函數(shù)的奇偶性和單調(diào)性，利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的單調(diào)性，利用函數(shù)的圖象求函數(shù)的值域，此題是一道綜合題，考查的知識(shí)點(diǎn)比較多．