已知函数f(x)=log⁡2(x+1).(Ⅰ)f(x)=\log_{2}(x+1).(Ⅰ)若f(x)+f(x−1)>0f(x)+f(x-1)>0成立,求xx的取值范围; (Ⅱ)(Ⅱ)若定义在RR上的奇函数g(x)g(x)满足g(x+2)=−g(x)g(x+2)=-g(x),且当0⩽x⩽10\leqslant x\leqslant 1时,g(x)=f(x)g(x)=f(x),求g(x)g(x)在[−3,−1][-3,-1]上的解析式,并写出g(x)g(x)在[−3,3][-3,3]上的单调区间((不必证明));

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完整解法

(Ⅰ)

1. 列出不等式并确定其定义域

由 f(x)+f(x−1)>0f(x)+f(x-1)>0 得 log⁡2(x+1)+log⁡2x>0\log_{2}(x+1)+\log_{2}x>0.
根据对数函数定义域要求,自变量需满足:
{x+1>0x>0  ⟹  x>0\begin{cases} x+1 > 0 \\ x > 0 \end{cases} \implies x > 0

2. 求解一元二次不等式并得到最终取值范围

由对数运算性质,原不等式化为 log⁡2[x(x+1)]>0=log⁡21\log_{2}[x(x+1)] > 0 = \log_{2}1.
因为底数 2>12 > 1,所以对数函数单调递增,故有:
x(x+1)>1  ⟹  x2+x−1>0x(x+1) > 1 \implies x^2+x-1 > 0
解得 x>−1+52x > \dfrac{-1+\sqrt{5}}{2} 或 x<−1−52x < \dfrac{-1-\sqrt{5}}{2}.
结合定义域 x>0x > 0,可得 x>5−12x > \dfrac{\sqrt{5}-1}{2}.
故 xx 的取值范围是 (5−12,+∞)(\dfrac{\sqrt{5}-1}{2},+\infty).

答案

xx 的取值范围是 (5−12,+∞)(\dfrac{\sqrt{5}-1}{2},+\infty)

(Ⅱ)

1. 通过区间转化和函数性质求解 $x \in [-3, -2]$ 时的解析式

当 −3⩽x⩽−2-3\leqslant x\leqslant-2 时,可得 −1⩽x+2⩽0-1\leqslant x+2\leqslant 0,进而有 0⩽−x−2⩽10\leqslant -x-2\leqslant 1.
因为 g(x)g(x) 是定义在 R\mathbb{R} 上的奇函数,且满足 g(x+2)=−g(x)g(x+2)=-g(x),所以 g(x)=−g(x+2)g(x)=-g(x+2).
同时 g(x+2)=−g(−x−2)g(x+2)=-g(-x-2),两式结合可得 g(x)=g(−x−2)g(x)=g(-x-2).
因为当 0⩽x⩽10\leqslant x\leqslant 1 时,g(x)=f(x)=log⁡2(x+1)g(x)=f(x)=\log_{2}(x+1),
所以 g(x)=f(−x−2)=log⁡2(−x−2+1)=log⁡2(−x−1)g(x)=f(-x-2)=\log_{2}(-x-2+1)=\log_{2}(-x-1).

2. 通过区间转化和函数性质求解 $x \in (-2, -1]$ 时的解析式

当 −2<x⩽−1-2 < x \leqslant -1 时,可得 0<x+2⩽10 < x+2 \leqslant 1.
根据 g(x)=−g(x+2)g(x)=-g(x+2),且在 (0,1](0,1] 上 g(x)=f(x)g(x)=f(x),可得:
g(x)=−f(x+2)=−log⁡2(x+3)g(x) = -f(x+2) = -\log_{2}(x+3).
综上所述,当 x∈[−3,−1]x \in [-3, -1] 时,解析式为:
g(x)={log⁡2(−1−x),−3⩽x⩽−2−log⁡2(3+x),−2<x⩽−1g(x)=\begin{cases}\log_{2}(-1-x), & -3\leqslant x\leqslant-2 \\ -\log_{2}(3+x), & -2< x\leqslant-1 \end{cases}

3. 利用周期性和奇偶性写出单调区间

由 g(x+2)=−g(x)g(x+2)=-g(x) 可知 g(x+4)=g(x)g(x+4)=g(x),即 g(x)g(x) 是周期为 44 的周期函数。
在 [0,1][0, 1] 上,g(x)=log⁡2(x+1)g(x)=\log_2(x+1) 为单调递增函数。
由于 g(x)g(x) 是奇函数,在 [−1,0][-1, 0] 上 g(x)g(x) 同样单调递增,故 g(x)g(x) 在 [−1,1][-1, 1] 上单调递增。
根据周期性和奇偶性可推知,
g(x)g(x) 在 [−3,−1][-3,-1] 和 [1,3][1,3] 上单调递减;在 [−1,1][-1,1] 上单调递增。
所以单调递增区间为 [−1,1][-1,1],单调递减区间为 [−3,−1][-3,-1] 和 [1,3][1,3].

答案

g(x)g(x) 在 [−3,−1][-3,-1] 上的解析式为 g(x)={log⁡2(−1−x),−3⩽x⩽−2−log⁡2(3+x),−2<x⩽−1g(x)=\begin{cases}\log_{2}(-1-x), & -3\leqslant x\leqslant-2 \\ -\log_{2}(3+x), & -2< x\leqslant-1 \end{cases};
g(x)g(x) 在 [−3,3][-3,3] 上的单调递增区间为 [−1,1][-1,1],单调递减区间为 [−3,−1][-3,-1] 和 [1,3][1,3].

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