Question

已知函數(shù)f(x)=loga

x-2

x+2

的定義域為[s，t]，值域為[log_aa（t-1），log_aa（s-1）]．
（1）求a的取值范圍；
（2）若函數(shù)g（x）=logaa(x-1)-loga

x-2

x+2

，x∈[s，t]的最大值為M，求證：0＜M＜1．

Answer 1

分析：（1）按題意可關于x的方程loga

x-2

x+2

=log_aa（x-1）在（2，+∞）內(nèi)有二不等實根x=s、t，等價于關于x的二次方程ax²+（a-1）x+2（1-a）=0在（2，+∞）內(nèi)有二異根s、t，然后建立不等式關系，解之即可求出a的取值范圍；
（2）先求出g（x）的導數(shù)為g'（x）=

1

lna

•

x(x-4)

(x+2)(x-1)(x-2)

，令φ（x）=ax²+（a-1）x+2（1-a），則φ（2）φ（4）=4a（18a-2）=8a（9a-1）＜0．根據(jù)函數(shù)g（x）的單調(diào)性可知M=g（4），根據(jù)a的范圍可求出M的取值范圍．

解答：解：（1）按題意，得loga

s-2

s+2

=f（x）_max=log_aa（s-1）．
∴

s-2 s+2 ＞0 s-1＞0

　即　s＞2．
又loga

t-2

t+2

=f（x）_min=log_aa（t-1）
∴關于x的方程loga

x-2

x+2

=log_aa（x-1）在（2，+∞）內(nèi)有二不等實根x=s、t．
?關于x的二次方程ax²+（a-1）x+2（1-a）=0在（2，+∞）內(nèi)有二異根s、t．
?

a＞0且a≠1 △=(a-1)2+8a(a-1)＞0 - a-1 2a ＞2 4a+2(a-1)+2(1-a)＞0

?0＜a＜

1

9

．　　故　0＜a＜

1

9

．
（2）∵g（x）=logaa(x-1)-loga

x-2

x+2

=loga

(x-1)(x+2)

x-2

+1，
g'（x）=

1

lna

•

x(x-4)

(x+2)(x-1)(x-2)

．
令φ（x）=ax²+（a-1）x+2（1-a），則φ（2）φ（4）=4a（18a-2）=8a（9a-1）＜0．
∴2＜s＜4＜t．
∵lna＜0，∴當x∈（s，4）時，g'（x）＞0；當x∈（4，t）是g'（x）＞0．
∴g（x）在[s，4]上遞增，在[4，t]上遞減．
故M=g（4）=log_a9+1=log_a9a．
∵0＜a＜

1

9

，∴a＜9a＜1．
∴0＜M＜1．

點評：本題主要考查了對數(shù)函數(shù)的定義域和值域，同時考查了利用導數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性，以及最值的計算，屬于中檔題．