Question

已知函數(shù)f（x）滿(mǎn)足2f（x+2）=f（x），當(dāng)x∈(0，2)時(shí)，f(x)=lnx+ax(a＜-

1

2

)，當(dāng)x∈（-4，-2）時(shí)，f（x）的最大值為-4．
（1）求x∈（0，2）時(shí)函數(shù)f（x）的解析式；
（2）是否存在實(shí)數(shù)b使得不等式

x-b

f(x)+x

＞

x

對(duì)于x∈（0，1）∪（1，2）時(shí)恒成立，若存在，求出實(shí)數(shù)b的取值集合，若不存在，說(shuō)明理由．

Answer 1

分析：（1）由已知得：f（x）=2f（x+2）=4f（x+4），設(shè)x∈（-4，-2）時(shí)，則x+4∈（0，2），代入x∈(0，2)時(shí)，f(x)=lnx+ax(a＜-

1

2

)，求出f（x+4）=ln（x+4）+a（x+4），再根據(jù)當(dāng)x∈（-4，-2）時(shí)，f（x）的最大值為-4，利用導(dǎo)數(shù)求得它的最大值，解方程即可求得a的值，進(jìn)而求得結(jié)論；
（2）假設(shè)存在實(shí)數(shù)b使得不等式

x-b

f(x)+x

＞

x

對(duì)于x∈（0，1）∪（1，2）時(shí)恒成立，由（1）可得：x∈（0，1）∪（1，2）時(shí)，不等式

x-b

f(x)+x

＞

x

恒成立，利用分離參數(shù)的方法，轉(zhuǎn)化為求函數(shù)的最值問(wèn)題，即可求得b的值．

解答：解：（1）由已知得：f（x）=2f（x+2）=4f（x+4），
因?yàn)閤∈(0，2)時(shí)，f(x)=lnx+ax(a＜-

1

2

)，設(shè)x∈（-4，-2）時(shí)，則x+4∈（0，2），
所以f（x+4）=ln（x+4）+a（x+4）
∴x∈（-4，-2）時(shí)，f（x）=4f（x+4）=4ln（x+4）+4a（x+4）
∴f′(x)=

4

x+4

+4a=4a•

x+4+ 1 a

x+4

，∵a＜-

1

2

，∴-4＜-

1

a

-4＜-2，
∴當(dāng)x∈(-4，  -

1

a

-4)時(shí)，f′(x)＞0，f(x)為增函數(shù)，
當(dāng)x∈(-

1

a

-4，-2)時(shí)，f′(x)＜0，f(x)為減函數(shù)，
∴f(x)max=f(-

1

a

-4)=4ln(-

1

a

)+4a(-

1

a

)=-4，∴a=-1
∴當(dāng)x∈（0，2）時(shí)，f（x）=lnx-x
（2）由（1）可得：x∈（0，1）∪（1，2）時(shí)，不等式

x-b

f(x)+x

＞

x

恒成立，
即為

x-b

lnx

＞

x

恒成立，
①當(dāng)x∈（0，1）時(shí)，

x-b

lnx

＞

x

?b＞x-

x

lnx，令g(x)=x-

x

lnx，x∈(0，1)
則g′(x)=1-

lnx

2 x

-

1

x

=

2 x -lnx-2

2 x

令h(x)=2

x

-lnx-2，則當(dāng)x∈（0，1）時(shí)，h′(x)=

1

x

-

1

x

=

x -1

x

＜0
∴h（x）＞h（1）=0，∴g′(x)=

h(x)

2 x

＞0，
∴g（x）＜g（1）=1，故此時(shí)只需b≥1即可；
②當(dāng)x∈（1，2）時(shí)，

x-b

lnx

＞

x

?b＜x-

x

lnx，令φ(x)=x-

x

lnx，x∈(1，2)
則φ′(x)=1-

lnx

2 x

-

1

x

=

2 x -lnx-2

2 x

令h(x)=2

x

-lnx-2，則當(dāng)x∈（1，2）時(shí)，h′(x)=

1

x

-

1

x

=

x -1

x

＞0
∴h（x）＞h（1）=0，∴φ′(x)=

h(x)

2 x

＞0，
∴φ（x）＜φ（1）=1，故此時(shí)只需b≤1即可，
綜上所述：b=1，因此滿(mǎn)足題中b的取值集合為：{1}

點(diǎn)評(píng)：此題是個(gè)難題．考查函數(shù)解析式的求法以及函數(shù)恒成立問(wèn)題，體現(xiàn)了轉(zhuǎn)化和分類(lèi)討論的思想方法，其中問(wèn)題（2）是一個(gè)開(kāi)放性問(wèn)題，考查了同學(xué)們觀(guān)察、推理以及創(chuàng)造性地分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力．