已知函数f(x)＝a−22x+1(a∈R)（1）判断并证明函数的单调性；（2）若函数为f（x）奇函数，求实数a的值；（3）在（2）的条件下，若对任意的t∈R，不等式f（t2+2）+f（t2-tk）＞0恒成立，求实数

Question

已知函数f(x)＝a−(2)/(2x+1) (a∈R)
（1）判断并证明函数的单调性；
（2）若函数为f（x）奇函数，求实数a的值；
（3）在（2）的条件下，若对任意的t∈R，不等式f（t²+2）+f（t²-tk）＞0恒成立，求实数k的取值范围．

Answer 1

（1）函数f（x）为R上的增函数．证明如下：…（1分）
证明：函数f（x）的定义域为R，对任意x₁，x₂∈R，设x₁＜x₂，
则f(x1)−f(x2)＝(a−(2)/(2x1+1))−(a−(2)/(2x2+1))=(2)/(2x2+1)−(2)/(2x1+1)＝(2(2x1−2x2))/((2x2+1)(2x1+1))．…（3分）
因为y=2^x是R上的增函数，且x₁＜x₂，所以2x1−2x2＜0，所以f（x₁）-f（x₂）＜0
即f（x₁）＜f（x₂），所以函数f（x）为R上的增函数．…（4分）
（2）∵函数f（x）为奇函数，∴f（0）=a-1=0，∴a=1．…（6分）
当a=1时，f(x)＝1−(2)/(2x+1)=(2x−1)/(2x+1)．
∴f（-x）=(2−x−1)/(2−x+1)=(1−2x)/(1+2x)=-(2x−1)/(2x+1)=-f（x），…（8分）
此时，f（x）为奇函数，满足题意，所以，a=1．…（8分）
（3）因为f（x）是奇函数，从而不等式f（t²+2）+f（t²-tk）＞0对任意的t∈R恒成立等价于不等式f（t²+2）＞f（tk-t²）对任意的t∈R恒成立．…（9分）．
又因为在（-∞，+∞）上为增函数，所以等价于不等式t²+2＞tk-t²对任意的t∈R恒成立，即不等式2t²-kt+2＞0对任意的t∈R恒成立．…（10分）
所以必须有△=k²-16＜0，即-4＜k＜4，所以实数k的取值范围{k|-4＜k＜4}．…（12分）