對于函數(shù)f(x),若f(x)=x,則稱x為f(x)的:“不動點”;若f[f(x)]=x,則稱x為f(x)的“穩(wěn)定點”.函數(shù)f(x)的“不動點”和“穩(wěn)定點”的集合分別記為A和B,即A={x|f[f(x)]=x}.
(1)設(shè)函數(shù)f(x)=ax2+bx+c(a≠0),且A=∅,求證:B=∅;
(2)設(shè)函數(shù)f(x)=3x+4,求集合A和B,并分析能否根據(jù)(1)(2)中的結(jié)論判斷A=B恒成立?若能,請給出證明,若不能,請舉以反例.
【答案】分析:(1)由已知中不動點的定義,由函數(shù)f(x)=ax2+bx+c(a≠0)結(jié)合二次方程的根的個數(shù)與△的關(guān)系,可得結(jié)論;
(2)由已知中不動點的定義,由函數(shù)f(x)=3x+4,求出集合A和B,另可舉出反例f(1)=1,f(2)=3,f(3)=2,推翻結(jié)論A=B恒成立
解答:解:∵A={x|f[f(x)]=x}=∅,
∴ax2+bx+c=x無解
即△=(b-1)2-4a<0
①當(dāng)a>0時,二次函數(shù)y=f(x)-x,即y=ax2+(b-1)x+c的圖象在x軸的上方
∴?x∈R,f(x)-x恒成立
∴?x∈R,f(x)>x恒成立
∴?x∈R,f[f(x)]>f(x)>x恒成立,即B=∅;
②當(dāng)a<0時,同理可證B=∅;
綜上,對于函數(shù)f(x)=ax2+bx+c(a≠0),當(dāng)A=∅時,B=∅;
(2)由f(x)=x,f(x)=3x+4得3x+4=x,解得x=-2
由f[f(x)]=x得3(3x+4)+4=x,解得x=-2
∴A=B={-2}
但A=B不能恒成立,如f(x)為如下對應(yīng)關(guān)系時:
f(1)=1,f(2)=3,f(3)=2
則有A={1},B={1,2,3}使A≠B
點評:本題考查的知識點是函數(shù)恒成立問題,二次函數(shù)的性質(zhì),其中正確理解不動點的定義是解答的關(guān)鍵,另外舉反例難度較大.