设函数y=f(x)y=f(x)是定义在(0,+∞)(0,+∞)上的增函数,并满足f(x,y)=f(x)+f(y)f(x,y)=f(x)+f(y),f(4)=1(1)f(4)=1(1)求f(1)f(1)的值; (2)若存在实数mm,使f(m)=2f(m)=2,求mm的值 (3)如果f(x2−4x−5)<2f(x^{2}-4x-5) < 2求xx的范围.

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完整解法

(1)

1. 求出 $f(1)$ 的值

令 x=y=1x=y=1,代入已知关系式 f(xy)=f(x)+f(y)f(xy)=f(x)+f(y),可得:
f(1)=f(1)+f(1)f(1) = f(1) + f(1)
解得:
f(1)=0f(1) = 0

答案

f(1)=0f(1) = 0

(2)

1. 利用赋值法求出 $f(16)$ 的值

根据关系式 f(xy)=f(x)+f(y)f(xy)=f(x)+f(y) 以及已知条件 f(4)=1f(4)=1,令 x=y=4x=y=4,代入可得:
f(16)=f(4×4)=f(4)+f(4)=1+1=2f(16) = f(4 \times 4) = f(4) + f(4) = 1 + 1 = 2

2. 结合函数的单调性确定 $m$ 的值

因为 f(m)=2f(m)=2,所以 f(m)=f(16)f(m) = f(16)。
又因为函数 y=f(x)y=f(x) 是定义在 (0,+∞)(0,+\infty) 上的增函数,其在定义域内任意自变量对应唯一函数值,
因此由 f(m)=f(16)f(m) = f(16) 可得:
m=16m = 16

答案

m=16m = 16

(3)

1. 利用定义域与单调性将抽象函数不等式转化为代数不等式组

由第(2)问可知 f(16)=2f(16)=2,所以不等式 f(x2−4x−5)<2f(x^{2}-4x-5) < 2 可化为:
f(x2−4x−5)<f(16)f(x^{2}-4x-5) < f(16)
因为函数 y=f(x)y=f(x) 是定义在 (0,+∞)(0,+\infty) 上的增函数,
所以该不等式等价于定义域限制与大小关系的结合:
{x2−4x−5>0x2−4x−5<16\begin{cases} x^{2}-4x-5 > 0 \\ x^{2}-4x-5 < 16 \end{cases}

2. 解一元二次不等式组求得 $x$ 的取值范围

解第一个不等式 x2−4x−5>0x^{2}-4x-5 > 0:
因式分解得 (x−5)(x+1)>0(x-5)(x+1) > 0,解得 x>5x > 5 或 x<−1x < -1。

解第二个不等式 x2−4x−5<16x^{2}-4x-5 < 16,即 x2−4x−21<0x^{2}-4x-21 < 0:
因式分解得 (x−7)(x+3)<0(x-7)(x+3) < 0,解得 −3<x<7-3 < x < 7。

取这两个不等式解集的交集:
{x>5 或 x<−1−3<x<7\begin{cases} x > 5 \text{ 或 } x < -1 \\ -3 < x < 7 \end{cases}
解得:−3<x<−1-3 < x < -1 或 5<x<75 < x < 7。

因此,xx 的取值范围是 {x∣−3<x<−1 或 5<x<7}\{x | -3 < x < -1 \text{ 或 } 5 < x < 7\}。

答案

{x∣−3<x<−1 或 5<x<7}\{x | -3 < x < -1 \text{ 或 } 5 < x < 7\}

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