Question

已知指数函数y=g（x）满足：g（2）=4，定义域为R上的函数是奇函数．
（Ⅰ）求y=g（x）与y=f（x）的解析式；
（Ⅱ）判断y=f（x）在R上的单调性并用单调性定义证明；
（Ⅲ）若方程f（x）=b在（-∞，0）上有解，试证：-1＜3f（b）＜0．

Answer

（I）根据指数函数y=g（x）满足：g（2）=4，即可求出y=g（x）的解析式；由题意知f（0）=0，f（1）=-f（-1），解方程组即可求出m，n的值，即可求出y=f（x）的解析式；
（Ⅱ）任取x1，x2∈R，且x1＜x2，根据指数函数的图象和性质，判断f（x1）-f（x2）的符号，进而根据函数单调性的定义可判断y=f（x）在R上的单调性
（Ⅲ）若方程f（x）=b，可得b∈（0，1），进而可得f（1）＜f（b）＜f（0），进而得到结论．
【解析】
（I）设g（x）=ax（a＞0，a≠1），由g（2）=4得a=2，故g（x）=2x，…（2分）
∵函数=是奇函数
∴f（0）==0
∴n=1；又由f（1）=-f（-1）知=-，解得m=1
∴f（x）=
（II）f（x）= 在（-∞，+∞）上为减函数，理由如下：
设x1，x2∈R，且x1＜x2，
∴＜，1+＞0，1+＞0，
∴f（x1）-f（x2）=-=＞0
即f（x1）＞f（x2）
故f（x）= 在（-∞，+∞）上为减函数
证明：（III）若方程f（x）=b在（-∞，0）上有解，
即=-1=b在（-∞，0）上有解，
∵此时2x∈（0，1）
∴-1∈（0，1）
从而b∈（0，1）
由（II）得f（x）= 在（-∞，+∞）上为减函数
∴f（1）＜f（b）＜f（0）．
即＜f（b）＜0
即：-1＜3f（b）＜0