已知函数f(x)=x+1/x+1,g(x)=ax+5-2a(a>0). (Ⅰ)判断函数f(x)在[0,1]上的单调性,并用定义加以证明; (Ⅱ)若对任意m∈[0,1],总存在m0∈[0,1],使得g(m0)=f(m)成立,求实数a的取值范围

问题描述:

已知函数f(x)=x+

1
x+1
,g(x)=ax+5-2a(a>0).
(Ⅰ)判断函数f(x)在[0,1]上的单调性,并用定义加以证明;
(Ⅱ)若对任意m∈[0,1],总存在m0∈[0,1],使得g(m0)=f(m)成立,求实数a的取值范围.

(Ⅰ)函数f(x)在[0,1]上的单调递增,
证明如下:设0≤x1<x2≤1,
f1(x)-f2(x)=x1+

1
x1+1
-x2-
1
x2+1
=(x1-x2)+
x2-x1
(x1+1)(x2+1)
=
(x1-x2)(x1x2+x1+x2)
(x1+1)(x2+1)

∵(x1-x2)<0,(x1+1)(x2+1)>0,(x1x2+x1+x2)>0,
∴f1(x)-f2(x)<0,即f1(x)<f2(x),
∴函数f(x)在[0,1]上的单调递增.
(Ⅱ)由(Ⅰ)知,当m∈[0,1]时,f(m)∈[1,
3
2
]

∵a>0,g(x)=ax+5-2a在[0,1]上的单调递增,
∴m0∈[0,1]时,g(m0)∈[5-2a,5-a].
依题意,只需[1,
3
2
]⊆[5-2a,5-a]

5-2a≤1
5-a≥
3
2

解得2≤a≤
7
2

即 实数a的取值范围[2,
7
2
]