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CalcGospel 國際數學圖譜
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IAL 2026 Jan A Q2

A Level / Edexcel / P3

IAL 2026 Jan A Paper · Question 2

题目

Problem

Given that

f(x)=43x+5x>0f(x)=\frac{4}{3x+5}\qquad x>0 g(x)=1xx>0g(x)=\frac{1}{x}\qquad x>0

(a) state the range of ff,

(2)

(b) find f1f^{-1},

(3)

(c) find fg(x)fg(x).

(1)

(d) Show that the equation fg(x)=gf(x)fg(x)=gf(x) has no real solutions.

(4)
题目中文翻译

已知

f(x)=43x+5x>0f(x)=\frac{4}{3x+5}\qquad x>0 g(x)=1xx>0g(x)=\frac{1}{x}\qquad x>0

(a) 写出 ff 的值域;

(b) 求 f1f^{-1}

(c) 求 fg(x)fg(x)

(d) 证明方程 fg(x)=gf(x)fg(x)=gf(x) 没有实数解。

解答

(a)

解法一

思路

展开

利用定义域 x>0x>0 判断分母 3x+53x+5 的范围,再据此确定 f(x)f(x) 的上下界是否能够取到。

答题过程

展开

For

f(x)=43x+5,x>0f(x)=\frac{4}{3x+5},\qquad x>0

we have 3x+5>53x+5>5, so f(x)f(x) is positive and less than 45\frac45.

Also, as xx becomes very large, f(x)f(x) gets closer to 00 but never reaches 00.

Therefore the range is

0<f(x)<45\boxed{0<f(x)<\frac45}

(b)

解法一

思路

展开

y=f(x)y=f(x),把等式重新整理成 xx 关于 yy 的表达式,再交换变量。反函数的定义域等于原函数的值域。

答题过程

展开

Let

y=43x+5y=\frac{4}{3x+5}

Rearrange to make xx the subject:

y(3x+5)=43xy+5y=43xy=45yx=45y3y\begin{align*} y(3x+5)=&\,4 \\[2mm] 3xy+5y=&\,4 \\[2mm] 3xy=&\,4-5y \\[2mm] x=&\,\frac{4-5y}{3y} \end{align*}

So

f1(x)=45x3x,0<x<45\boxed{f^{-1}(x)=\frac{4-5x}{3x}},\qquad 0<x<\frac45

这里反函数的定义域就是原函数 ff 的值域。

(c)

解法一

思路

展开

fg(x)fg(x) 表示复合函数 f(g(x))f(g(x))。把 g(x)=1/xg(x)=1/x 代入 ff 的自变量并化简即可。

答题过程

展开

Here fg(x)fg(x) means f(g(x))f(g(x)).

Since

g(x)=1xg(x)=\frac1x

we get

fg(x)=f(1x)=43(1x)+5=43x+5\begin{align*} fg(x)=&\,f\bigg(\frac1x\bigg) \\[2mm] =&\,\frac{4}{3\big(\frac1x\big)+5} \\[2mm] =&\,\frac{4}{\frac3x+5} \end{align*}

So

fg(x)=43x+5\boxed{fg(x)=\frac{4}{\frac3x+5}}

Equivalently,

fg(x)=4x3+5xfg(x)=\frac{4x}{3+5x}

(d)

解法一

思路

展开

先求 gf(x)gf(x),再令 fg(x)=gf(x)fg(x)=gf(x)。化简后得到关于 xx 的二次方程,并用判别式证明它没有实根。

答题过程

展开

First find gf(x)gf(x):

gf(x)=g(f(x))=1f(x)=143x+5=3x+54\begin{align*} gf(x)=&\,g(f(x)) \\[2mm] =&\,\frac{1}{f(x)} \\[2mm] =&\,\frac{1}{\frac{4}{3x+5}} \\[2mm] =&\,\frac{3x+5}{4} \end{align*}

If fg(x)=gf(x)fg(x)=gf(x), then

43x+5=3x+54\frac{4}{\frac3x+5}=\frac{3x+5}{4}

Since

3x+5=3+5xx\frac3x+5=\frac{3+5x}{x}

we have

4x3+5x=3x+54\frac{4x}{3+5x}=\frac{3x+5}{4}

Cross-multiply:

16x=(3+5x)(3x+5)16x=15x2+34x+150=15x2+18x+15\begin{align*} 16x=&\,(3+5x)(3x+5) \\[2mm] 16x=&\,15x^2+34x+15 \\[2mm] 0=&\,15x^2+18x+15 \end{align*}

Divide by 33:

5x2+6x+5=05x^2+6x+5=0

Its discriminant is

b24ac=624(5)(5)=36100=64b^2-4ac=6^2-4(5)(5)=36-100=-64

Since the discriminant is negative, this quadratic has no real roots.

Therefore the equation fg(x)=gf(x)fg(x)=gf(x) has no real solutions.