Subjects algebra

Odd Function K 061A76

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1. 题目说明:已知函数 $$f(x) = \log_a \left( \frac{1 + kx}{x - 1} \right)$$,其中 $$a > 0, a \neq 1$$,且 $$f(x)$$ 是奇函数。求实数 $$k$$ 的值,并判断 $$f(x)$$ 在区间 $$(1, +\infty)$$ 上的单调性。 2. 奇函数定义:函数 $$f(x)$$ 是奇函数意味着 $$f(-x) = -f(x)$$ 对所有定义域内的 $$x$$ 成立。 3. 利用奇函数性质: $$f(-x) = \log_a \left( \frac{1 + k(-x)}{-x - 1} \right) = \log_a \left( \frac{1 - kx}{-x - 1} \right)$$ 4. 根据奇函数条件: $$f(-x) = -f(x) \Rightarrow \log_a \left( \frac{1 - kx}{-x - 1} \right) = - \log_a \left( \frac{1 + kx}{x - 1} \right)$$ 5. 利用对数性质: $$- \log_a y = \log_a \frac{1}{y}$$,所以 $$\log_a \left( \frac{1 - kx}{-x - 1} \right) = \log_a \left( \frac{x - 1}{1 + kx} \right)$$ 6. 去对数得: $$\frac{1 - kx}{-x - 1} = \frac{x - 1}{1 + kx}$$ 7. 交叉相乘: $$ (1 - kx)(1 + kx) = (x - 1)(-x - 1) $$ 8. 展开左边: $$ 1 - (kx)^2 = 1 - k^2 x^2 $$ 9. 展开右边: $$ (x - 1)(-x - 1) = -x^2 - x + x + 1 = -x^2 + 1 $$ 10. 等式变为: $$ 1 - k^2 x^2 = -x^2 + 1 $$ 11. 两边同时减去1: $$ -k^2 x^2 = -x^2 $$ 12. 两边同时除以 $$-x^2$$($$x \neq 0$$): $$ \cancel{-k^2} \cancel{x^2} / \cancel{-} \cancel{x^2} = \cancel{-} \cancel{x^2} / \cancel{-} \cancel{x^2} \Rightarrow k^2 = 1 $$ 13. 得到: $$ k = \pm 1 $$ 14. 判断 $$f(x)$$ 在 $$(1, +\infty)$$ 上的单调性: 函数 $$f(x) = \log_a \left( \frac{1 + kx}{x - 1} \right)$$,令 $$y = \frac{1 + kx}{x - 1}$$。 当 $$k = 1$$, $$y = \frac{1 + x}{x - 1}$$,分子分母均为正,且随着 $$x$$ 增大,分子和分母的变化使得 $$y$$ 单调递减。 当 $$k = -1$$, $$y = \frac{1 - x}{x - 1} = -1$$,为常数,不符合奇函数条件的定义域要求。 因此,$$k = 1$$。 15. 结论: $$k = 1$$,且 $$f(x)$$ 在 $$(1, +\infty)$$ 上单调递减(当 $$a > 1$$ 时)或单调递增(当 $$0 < a < 1$$ 时)。