已知集合M是满足下列性质的所有函数f(x)组成的集合:对于函数f(x),定义域内的任意两个不同自变量x1,x2,均有|f(x1)-f(x2)|≤|x1-x2|成立. (1)判断函数f(x)=3x+1是否属于集合M

问题描述:

已知集合M是满足下列性质的所有函数f(x)组成的集合:对于函数f(x),定义域内的任意两个不同自变量x1,x2,均有|f(x1)-f(x2)|≤|x1-x2|成立.
(1)判断函数f(x)=3x+1是否属于集合M?说明理由;
(2)若g(x)=a(x+

1
x
)在(1,+∞)上属于M,求实数a的取值范围.

(1)f(x)=3x-1∉M,可举反例说明:
若x1=1,x2=2,则f(x1)=4,f(x2)=7,|f(x1)-f(x2)|=3≤1=|x1-x2|不成立.
(2)对任意两个自变量x1,x2∈(1,+∞),g(x)=a(x−

1
x
)
因为|g(x1)-g(x2)|=|a(x1
1
x1
)−a(x2
1
x2
)|=|a|•|(x1x2)+(
x2−x1
x1x2
)|

=|a|•|x1x2|•|1−
1
x1x2
| ≤|x1x2|
恒成立.
⇒|a|•|1−
1
x1x2
|≤1⇒|a|≤|
1
|1−
1
x1x2
|
|
又x1>1,x2>1⇒x1x2>1⇒|1−
1
x1x2
| ∈
(0,1)⇒|
1
|1−
1
x1x2
|
| ∈
(1,+∞)
即|a|≤1
故a的取值范围是:[-1,1]