每日一题[2404]类周期延拓

已知 $f(x)={\log_2}x$,$g(x)=\dfrac{4+[x]+2-\left[x+|x|-2\right]}4$,其中 $[x]$ 表示不超过 $x$ 的最大整数,则不等式 $0<g(f(x))<1$ 的解集为_______.

答案    $\left(\dfrac 14,1\right)\cup\bigcup\limits_{k\in\mathbb N*}\left[2^{k-\frac 12},2^k\right)$.

解析    根据题意,有\[g(x)=\dfrac{x+[x]-\left[x+|x|\right]}4+1,\]因此当 $x\geqslant 0$ 时,有\[g(x+1)=\dfrac{(x+1)+[x+1]-[2x+2]}4+1=g(x),\]当 $x<0$,有\[g(x-1)=\dfrac{(x-1)+[x-1]}4+1=g(x)-\dfrac 12,\]因此可以画出函数 $g(x)$ 的图象:

因此\[0<g(f(x))<1\iff -2<f(x)<0\lor \big(k-\dfrac 12\leqslant f(x)<k,k\in\mathbb Z\big),\]也即\[\dfrac 14<x<1\lor 2^{k-\frac 12}\leqslant x<2^k,k\in\mathbb Z,\]因此所求解集为 $\left(\dfrac 14,1\right)\cup\bigcup\limits_{k\in\mathbb N*}\left[2^{k-\frac 12},2^k\right)$.

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