Question

設f（x）=log_ag（x）（a＞0且a≠1）
（1）若f(x)=log

1

2

(3x-1)，且滿足f（x）＞1，求x的取值范圍；
（2）若g（x）=ax²-x，是否存在a使得f（x）在區間[

1

2

，3]上是增函數？如果存在，說明a可以取哪些值；如果不存在，請說明理由．
（3）定義在[p，q]上的一個函數m（x），用分法T：p=x₀＜x₁＜…＜x_i-1＜x_i＜…＜x_n=q
將區間[p，q]任意劃分成n個小區間，如果存在一個常數M＞0，使得不等式|m（x₁）-m（x₀）|+|m（x₂）-m（x₁）|+…+|m（x_i）-m（x_i-1）|+…+|m（x_n）-m（x_n-1）|≤M恒成立，則稱函數m（x）為在[p，q]上的有界變差函數．試判斷函數f（x）=log4(4x2-x)是否為在[

1

2

，3]上的有界變差函數？若是，求M的最小值；若不是，請說明理由．

Answer 1

（1）f(x)=log

1

2

(3x-1)＞1?log

1

2

(3x-1)＞log

1

2

1

2

?

3x-1＜ 1 2 3x-1＞0

．
解得

1

3

＜x＜

1

2

．
（2）當a＞1時，

1 2a ≤ 1 2 g( 1 2 )= 1 4 a- 1 2 ＞0

⇒a＞2．
當0＜a＜1時，

1 2a ≥3 g(3)=9a-3＞0

⇒

a≤ 1 6 a＞ 1 3

，無解．
綜上所述，a＞2．
（3）函數f（x）=log4(4x2-x)為[

1

2

，3]上的有界變差函數．
由（2）知當a=4時函數f（x）為[

1

2

，3]上的單調遞增函數，且對任意劃分T：

1

2

=x0＜x1＜…＜xi-1＜xi＜…＜xn=3，有f(

1

2

)=f(x0)＜f(x1)＜…＜f(xn-1)＜f(xn)=f(3)，
所以

n

i=1

|f(xi)-f(xi-1)|=f(x1)-f(x0)+f(x2)-f(x1)+…+f(xn)-f(xn-1)=f(xn)-f(x0)=f(3)-f(

1

2

)=log433-log4

1

2

=log466，
∴存在常數M≥log₄66，使得

n

i=1

|f(xi)-f(xi-1)|≤M恒成立，
∴M的最小值為log₄66．