Question

已知函數f（x）=|log₂（x+1）|，實數m、n在其定義域內，且m＜n，f（m）=f（n）．求證：
（1）m+n＞0；
（2）f（m²）＜f（m+n）＜f（n²）．

Answer 1

【答案】分析：（1）由f（m）=f（n），得log₂（m+1）=±log₂（n+1），由此入手能夠證明出m+n=-mn＞0．
（2）當x＞0時，f（x）=|log₂（x+1）|=log₂（x+1）在（0，+∞）上為增函數．由題設條件能夠導出m（m+n）＜0．所以f（m²）＜f（m+n）．同理，（m+n）-n²=-mn-n²=-n（m+n）＜0，由此能夠證明f（m²）＜f（m+n）＜f（n²）．
解答：（1）證明：由f（m）=f（n），得|log₂（m+1）|=|log₂（n+1）|，即log₂（m+1）=±log₂（n+1），
log₂（m+1）=log₂（n+1），①
或log₂（m+1）=log₂．②
由①得m+1=n+1，與m＜n矛盾，舍去．
由②得m+1=，即（m+1）（n+1）=1．③
∴m+1＜1＜n+1．∴m＜0＜n．∴mn＜0．
由③得mn+m+n=0，m+n=-mn＞0．

（2）證明：當x＞0時，f（x）=|log₂（x+1）|=log₂（x+1）在（0，+∞）上為增函數．
由（1）知m²-（m+n）=m²+mn=m（m+n），且m＜0，m+n＞0，∴m（m+n）＜0．
∴m²-（m+n）＜0，0＜m²＜m+n．
∴f（m²）＜f（m+n）．
同理，（m+n）-n²=-mn-n²=-n（m+n）＜0，
∴0＜m+n＜n²．∴f（m+n）＜f（n²）．
∴f（m²）＜f（m+n）＜f（n²）．
點評：本題考查對數函數的性質和綜合應用，解題時要認真審題，注意積累證明方法，提高解題能力．