【題目】設(shè)函數(shù)和都是定義在集合上的函數(shù)，對于任意的，都有成立，稱函數(shù)與在上互為“互換函數(shù)”．

（1）函數(shù)與在上互為“互換函數(shù)”，求集合；

（2）若函數(shù) （且）與在集合上互為“互換函數(shù)”，求證：；

（3）函數(shù)與在集合且上互為“互換函數(shù)”，當(dāng)時,，且在上是偶函數(shù),求函數(shù)在集合上的解析式．

【答案】（1）（2）見解析（3），

【解析】

（1）利用列方程，并用二倍角公式進(jìn)行化簡，求得或，進(jìn)而求得集合.

（2）由，得（且），化簡后根據(jù)的取值范圍，求得的取值范圍.

（3）首先根據(jù)為偶函數(shù)，求得當(dāng)時，的解析式，從而求得當(dāng)時，的解析式.依題意“當(dāng)，恒成立”，化簡得到，根據(jù)函數(shù)解析式的求法，求得時，以及，進(jìn)而求得函數(shù)在集合上的解析式.

（1）由得

化簡得，，所以或．

由解得或，，

即或，．

又由解得 ，．

所以集合，或，

即集合．

（2）證明：由，得（且）．

變形得 ，所以．

因?yàn)?/span>，則 ，所以 ．

（3）因?yàn)楹瘮?shù)在上是偶函數(shù)，則 ．當(dāng)，則，所以．所以 ，

因此當(dāng)時，．

由于與函數(shù)在集合上“互換函數(shù)”，

所以當(dāng)，恒成立．

即對于任意的恒成立．

即．

于是有，

，．

上述等式相加得 ，即．

當(dāng)（）時,，

所以 ．

而，，

所以當(dāng)時，

，

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