已知函数f(x)=2x,g(x)=-x2+2x+b(b∈R),记h(x)=f(x)−1/f(x). (Ⅰ)判断h(x)的奇偶性,并证明; (Ⅱ)对任意x∈[1,2],都存在x1,x2∈[1,2],使得f(x)≤f(x1),g(x)≤g(x2

问题描述:

已知函数f(x)=2x,g(x)=-x2+2x+b(b∈R),记h(x)=f(x)−

1
f(x)

(Ⅰ)判断h(x)的奇偶性,并证明;
(Ⅱ)对任意x∈[1,2],都存在x1,x2∈[1,2],使得f(x)≤f(x1),g(x)≤g(x2).若f(x1)=g(x2),求实数b的值;
(Ⅲ)若2xh(2x)+mh(x)≥0对于一切x∈[1,2]恒成立,求实数m的取值范围.

(本小题满分14分)
(Ⅰ)函数h(x)=2x

1
2x
为奇函数…(2分)
现证明如下:
∵函数h(x)的定义域为R,关于原点对称.…(3分)
h(−x)=2−x
1
2−x
1
2x
2x=−(2x
1
2x
)=−h(x)
…(5分)
∴函数h(x)=2x
1
2x
为奇函数…(6分)
(Ⅱ)据题意知,当x∈[1,2]时,f(x)max=f(x1),g(x)max=g(x2)…(7分)
∵f(x)=2x在区间[1,2]上单调递增,
f(x)max=f(2)=22=4,即f(x1)=4…(8分)
又∵g(x)=-x2+2x+b=-(x-1)2+b+1
∴函数y=g(x)的对称轴为x=1
∴函数y=g(x)在区间[1,2]上单调递减
∴g(x)max=g(1)=1+b,即g(x2)=1+b…(9分)
由f(x1)=g(x2),
得1+b=4,∴b=3…(10分)
(Ⅲ)当x∈[1,2]时,2x(22x
1
22x
)+m(2x
1
2x
)≥0

即m(22x-1)≥-(24x-1),
∵22x-1>0,∴m≥-(22x+1)…(12分)
令k(x)=-(22x+1),x∈[1,2]
下面求函数k(x)的最大值.
∵x∈[1,2],∴-(22x+1)∈[-17,-5],
∴k(x)max=-5…(13分)
故m的取值范围是[-5,+∞)…(14分)