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11、为研究“原函数图象与其反函数图象的交点是否在直线上”这个课题,我们可以分三步进行研究:
(I)首先选取如下函数:
,,
求出以上函数图象与其反函数图象的交点坐标:
与其反函数的交点坐标为(-1,-1)
与其反函数的交点坐标为(0,0),(1,1)
与其反函数的交点坐标为(),(-1,0),(0,-1)
(II)观察分析上述结果得到研究结论;
(III)对得到的结论进行证明。
现在,请你完成(II)和(III)。
解:(II)原函数图象与其反函数图象的交点不一定在直线y=x上 2分
(III)证明:设点(a,b)是的图象与其反函数图象的任一交点,由于原函数与反函数图象关于直线y=x对称,则点(b,a)也是的图象与其反函数图象的交点,且有
若a=b时,交点显然在直线上
若a<b且是增函数时,有,从而有b<a,矛盾;若b<a且是增函数时,有,从而有a<b,矛盾
若a<b且是减函数,有,从而a<b成立,此时交点不在直线y=x上;同理,b<a且是减函数时,交点也不在直线y=x上。
综上所述,如果函数是增函数,并且的图象与其反函数的图象有交点,则交点一定在直线上;
如果函数是减函数,并且的图象与其反函数的图象有交点,则交点不一定在直线y=x上。 14分