题目
Problem
Given that
f(x)=3x+54x>0
g(x)=x1x>0
(a) state the range of f,
(2)
(b) find f−1,
(3)
(c) find fg(x).
(1)
(d) Show that the equation fg(x)=gf(x) has no real solutions.
(4)
题目中文翻译
已知
f(x)=3x+54x>0
g(x)=x1x>0
(a) 写出 f 的值域;
(b) 求 f−1;
(c) 求 fg(x);
(d) 证明方程 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>0 判断分母 3x+5 的范围,再据此确定 f(x) 的上下界是否能够取到。
答题过程
展开
For
f(x)=3x+54,x>0
we have 3x+5>5, so f(x) is positive and less than 54.
Also, as x becomes very large, f(x) gets closer to 0 but never reaches 0.
Therefore the range is
0<f(x)<54
(b)
解法一
思路
展开
令 y=f(x),把等式重新整理成 x 关于 y 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=3x+54
Rearrange to make x the subject:
y(3x+5)=3xy+5y=3xy=x=444−5y3y4−5y
So
f−1(x)=3x4−5x,0<x<54
这里反函数的定义域就是原函数 f 的值域。
(c)
解法一
思路
展开
fg(x) 表示复合函数 f(g(x))。把 g(x)=1/x 代入 f 的自变量并化简即可。
答题过程
展开
Here fg(x) means f(g(x)).
Since
g(x)=x1
we get
fg(x)===f(x1)3(x1)+54x3+54
So
fg(x)=x3+54
Equivalently,
fg(x)=3+5x4x
(d)
解法一
思路
展开
先求 gf(x),再令 fg(x)=gf(x)。化简后得到关于 x 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)====g(f(x))f(x)13x+54143x+5
If fg(x)=gf(x), then
x3+54=43x+5
Since
x3+5=x3+5x
we have
3+5x4x=43x+5
Cross-multiply:
16x=16x=0=(3+5x)(3x+5)15x2+34x+1515x2+18x+15
Divide by 3:
5x2+6x+5=0
Its discriminant is
b2−4ac=62−4(5)(5)=36−100=−64
Since the discriminant is negative, this quadratic has no real roots.
Therefore the equation fg(x)=gf(x) has no real solutions.