Question

設(shè)函數(shù)f（x）=

1

(x2+2x+k)2+2(x2+2x+k)-3

，其中k＜-2．
（1）求函數(shù)f（x）的定義域D（用區(qū)間表示）；
（2）討論函數(shù)f（x）在D上的單調(diào)性；
（3）若k＜-6，求D上滿足條件f（x）＞f（1）的x的集合（用區(qū)間表示）．

Answer 1

考點(diǎn)：復(fù)合函數(shù)的單調(diào)性,函數(shù)的定義域及其求法,函數(shù)單調(diào)性的性質(zhì)

專題：函數(shù)的性質(zhì)及應(yīng)用,不等式的解法及應(yīng)用

分析：（1）利用換元法，結(jié)合函數(shù)成立的條件，即可求出函數(shù)的定義域．
（2）根據(jù)復(fù)合函數(shù)的定義域之間的關(guān)系即可得到結(jié)論．
（3）根據(jù)函數(shù)的單調(diào)性，即可得到不等式的解集．

解答： 解：（1）設(shè)t=x²+2x+k，則f（x）等價(jià)為y=g（t）=

1

t2+2t-3

，
要使函數(shù)有意義，則t²+2t-3＞0，解得t＞1或t＜-3，
即x²+2x+k＞1或x²+2x+k＜-3，
則（x+1）²＞2-k，①或（x+1）²＜-2-k，②，
∵k＜-2，∴2-k＞-2-k，
由①解得x+1＞

2-k

或x+1＜-

2-k

，即x＞

2-k

-1或x＜-1-

2-k

，
由②解得-

-2-k

＜x+1＜

-2-k

，即-1-

-2-k

＜x＜-1+

-2-k

，
綜上函數(shù)的定義域?yàn)椋?span id="8c8a1bl" class="MathJye">

2-k

-1，+∞）∪（-∞，-1-

2-k

）∪（-1-

-2-k

，-1+

-2-k

）．

（2）f′(x)=-

2(x2+2x+k)(2x+2)+2(2x+2)

2 (x2+2x+k)2+2(x2+2x+k)-3 3

=-

(x2+2x+k+1)(2x+2)

( (x2+2x+k)2+2(x2+2x+k)-3 )3

，
由f'（x）＞0，即（x²+2x+k+1）（2x+2）＜0，則（x+1+

-k

）（x+1-

-k

）（x+1）＜0
解得x＜-1-

-k

或-1＜x＜-1+

-k

，結(jié)合定義域知，x＜-1-

2-k

或-1＜x＜-1+

-2-k

，
即函數(shù)的單調(diào)遞增區(qū)間為：（-∞，-1-

2-k

），（-1，-1+

-2-k

），
同理解得單調(diào)遞減區(qū)間為：（-1-

-2-k

，-1），（-1+

2-k

，+∞）．
（3）由f（x）=f（1）得（x²+2x+k）²+2（x²+2x+k）-3=（3+k）²+2（3+k）-3，
則[（x²+2x+k）²-（3+k）²]+2[（x²+2x+k）-（3+k）]=0，
∴（x²+2x+2k+5）（x²+2x-3）=0
即（x+1+

-2k-4

）（x+1-

-2k-4

）（x+3）（x-1）=0，
∴x=-1-

-2k-4

或x=-1+

-2k-4

或x=-3或x=1，
∵k＜-6，
∴1∈（-1，-1+

-2k-4

），-3∈（-1-

-2k-4

，-1），
∵f（-3）=f（1）=f（-1-

-2k-4

）=f（-1+

-2k-4

），
且滿足-1-

-2k-4

∈（-∞，-1-

-2-k

），-1+

-4+2k

∈（-1+

2-k

，+∞），
由（2）可知函數(shù)f（x）在上述四個(gè)區(qū)間內(nèi)均單調(diào)遞增或遞減，結(jié)合圖象，要使f（x）＞f（1）的集合為：
（-1-

-4-2k

，-1-

2-k

）∪（-1-

-2-k

，-3）∪（1，-1+

-2-k

）∪（-1+

2-k

，-1+

-4-2k

）．

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查函數(shù)定義域的求法，以及復(fù)合函數(shù)單調(diào)性之間的關(guān)系，利用換元法是解決本題的關(guān)鍵，綜合性較強(qiáng)，難度較大．