记集合A={x|f(x)=x,x∈R},B={x|f(f(x))=x,x∈R}.
(Ⅰ)令函数f(x)=x2+bx+c
(1)若A≠?,求证:B≠?;
(2)若A=?,判断B是否也为空集;
(Ⅱ)(1)证明A?B;
(2)若f(x)为增函数,研究集合A和B之间的关系,并证明你的结论.
网友回答
(Ⅰ)解:由f(x)=x2+bx+c得f(f(x))=f2(x)+bf(x)+c及c=f(x)-x2-bx
由f(f(x))=x得到f2(x)+bf(x)+c=x,即f2(x)+bf(x)+f(x)-x2-bx=x
整理得到f2(x)-x2+b(f(x)-x)+(f(x)-x)=0,即(f(x)-x)(f(x)+x+b+1)=0①
即f(x)-x=0或f(x)+x+b+1=0,
即x2+(b-1)x+c=0②或x2+(b+1)x+b+c+1=0③
方程②的判别式△=(b-1)2-4c
方程③的判别式
(1)若A≠?,即f(x)-x=0有解,即x2+(b-1)x+c=0有解,即△≥0,则①有解,即B≠?
(2)若A=?,即△<0,则△1<0,②和③均无解,则①无解,即B=?----------------
(Ⅱ)(1)证明:若A=?,则A?B
若A≠?,任取x0∈A,则f(x0)=x0,则f(f(x0))=f(x0)=x0,
即x0∈B,即A?B--------------------------------------------
(2)解:任取x0∈B,则f(f(x0))=x0,
若x0>f(x0),因为函数f(x)为增函数,则f(x0)>f(f(x0))=x0,产生矛盾;
若x0<f(x0),因为函数f(x)为增函数,则f(x0)<f(f(x0))=x0,产生矛盾,
则x0=f(x0),即x0∈A,则B?A
再由(1)得A=B-------------------------------------
解析分析:(I)(1)先确定方程,再结合根的判别式,可得结论;
(2)A=?,方程无解,结合根的判别式,可得结论;
(II)(1)分类讨论,利用集合包含关系的定义,可得结论;
(2)任取x0∈B,则f(f(x0))=x0,分类讨论,可得x0=f(x0),即x0∈A,则B?A,从而可得结论.
点评:本题考查集合的包含关系,考查学生分析解决问题的能力,考查分类讨论的数字思想,属于中档题.