Question

已知y=f（x）（x∈D，D為此函數(shù)的定義域）同時(shí)滿(mǎn)足下列兩個(gè)條件：①函數(shù)f（x）在D內(nèi)單調(diào)遞增或單調(diào)遞減；②如果存在區(qū)間[a，b]⊆D，使函數(shù)f（x）在區(qū)間[a，b]上的值域?yàn)閇a，b]，那么稱(chēng)y=f（x），x∈D為閉函數(shù)；請(qǐng)解答以下問(wèn)題：
（1）求閉函數(shù)y=-x³符合條件②的區(qū)間[a，b]；
（2）判斷函數(shù)f(x)=

3

4

x+

1

x

(x∈(0，+∞))是否為閉函數(shù)？并說(shuō)明理由；
（3）若y=k+

x

(k＜0)是閉函數(shù)，求實(shí)數(shù)k的取值范圍．

Answer 1

分析：（1）確定y=-x³是R上的減函數(shù)，可得a+b=0，又b＞a，即可得出結(jié)論；
（2）當(dāng)x＞0，f(x)=

3

4

x+

1

x

在(0，

2 3

3

]上單調(diào)遞減，在(

2 3

3

，+∞)上單調(diào)遞增，可得結(jié)論；
（3）易知y=k+

x

是（0，+∞）上的增函數(shù)，符合條件①；設(shè)函數(shù)符合條件②的區(qū)間為[a，b]，則

a=k+ a b=k+ b

，利用條件，可得結(jié)論．

解答：解：（1）先證y=-x³符合條件①：對(duì)于任意x₁，x₂∈R，
且x₁＜x₂，有y1-y2=x23-x13=(x2-x1)(x22+x1x2+x12)=(x2-x1)[(x2+

1

2

x1)2+

3

4

x12]＞0，
∴y₁＞y₂，故y=-x³是R上的減函數(shù)．
由題可得：

b=-a3 a=-b3

則（a+b）=-（a³+b³），∴（a+b）[a²-ab+b²+1]=0
而a2-ab+b2+1=(a-

b

2

)2+

3

4

b2+1＞0，∴a+b=0，
又b＞a，∴a=-1，b=1所求區(qū)間為[-1，1]
（2）當(dāng)x＞0，f(x)=

3

4

x+

1

x

在(0，

2 3

3

]上單調(diào)遞減，在(

2 3

3

，+∞)上單調(diào)遞增，
所以，函數(shù)在定義域上不是單調(diào)遞增或單調(diào)遞減函數(shù)，從而該函數(shù)不是閉函數(shù)
（3）易知y=k+

x

是（0，+∞）上的增函數(shù)，符合條件①；
設(shè)函數(shù)符合條件②的區(qū)間為[a，b]，則

a=k+ a b=k+ b

；
故a，b是x=k+

x

的兩個(gè)不等根，即方程組為：

x2-(2k+1)x+k2=0 x≥0 x≥k

有兩個(gè)不等非負(fù)實(shí)根；
設(shè)x₁，x₂為方程x²-（2k+1）x+k²=0的二根，
則

△=(2k+1)2-4k2＞0 x1+x2=2k+1＞0 x1x2=k2≥0 k＜0

，
解得：-

1

4

＜k＜0，∴k的取值范圍(-

1

4

，0)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查新定義，考查學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力，考查學(xué)生的計(jì)算能力，屬于中檔題．