已知函數(shù)f(x)=x|x-a|+2x.
(1)若函數(shù)f(x)在R上是增函數(shù),求實(shí)數(shù)a的取值范圍;
(2)求所有的實(shí)數(shù)a,使得對任意x∈[1,2]時(shí),函數(shù)f(x)的圖象恒在函數(shù)g(x)=2x+1圖象的下方;
(3)若存在a∈[-4,4],使得關(guān)于x的方程f(x)=tf(a)有三個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根,求實(shí)數(shù)t的取值范圍.
分析:(1)由題意知f(x)在R上是增函數(shù),則
即-2≤a≤2,則a范圍.
(2)由題意得對任意的實(shí)數(shù)x∈[1,2],f(x)<g(x)恒成立,即
|x-a|<,
-<x-a<,
x-<a<x+,故只要
x-<a且
a<x+在x∈[1,2]上恒成立即可,在x∈[1,2]時(shí),只要
x-的最大值小于a且
x+的最小值大于a即可.由此可知答案.
(3)當(dāng)-2≤a≤2時(shí),f(x)在R上是增函數(shù),則關(guān)于x的方程f(x)=tf(a)不可能有三個(gè)不等的實(shí)數(shù)根存在a∈(2,4],方程f(x)=tf(a)=2ta有三個(gè)不相等的實(shí)根,則
2ta∈(2a,),即存在a∈(2,4],使得
t∈(1,)即可,由此可證出實(shí)數(shù)t的取值范圍為
(1,).
解答:解:(1)
f(x)=x|x-a|+2x= | x2+(2-a)x,x≥a | -x2+(2+a)x,x<a |
| |
由f(x)在R上是增函數(shù),則
即-2≤a≤2,則a范圍為-2≤a≤2;(4分)
(2)由題意得對任意的實(shí)數(shù)x∈[1,2],f(x)<g(x)恒成立,
即x|x-a|<1,當(dāng)x∈[1,2]恒成立,即
|x-a|<,
-<x-a<,
x-<a<x+,故只要
x-<a且
a<x+在x∈[1,2]上恒成立即可,
在x∈[1,2]時(shí),只要
x-的最大值小于a且
x+的最小值大于a即可,(6分)
而當(dāng)x∈[1,2]時(shí),
(x-)′=1+>0,
x-為增函數(shù),
(x-)max=;
當(dāng)x∈[1,2]時(shí),
(x+)′=1->0,
x+為增函數(shù),
(x+)min=2,
所以
<a<2;(10分)
(3)當(dāng)-2≤a≤2時(shí),f(x)在R上是增函數(shù),則關(guān)于x的方程f(x)=tf(a)不可能有三個(gè)不等的實(shí)數(shù)根;(11分)
則當(dāng)a∈(2,4]時(shí),由
f(x)= | x2+(2-a)x,x≥a | -x2+(2+a)x,x<a |
| |
得x≥a時(shí),f(x)=x
2+(2-a)x對稱軸
x=<a,
則f(x)在x∈[a,+∞)為增函數(shù),此時(shí)f(x)的值域?yàn)閇f(a),+∞)=[2a,+∞),x<a時(shí),f(x)=-x
2+(2+a)x對稱軸
x=<a,
則f(x)在
x∈(-∞,]為增函數(shù),此時(shí)f(x)的值域?yàn)?span dealflag="1" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">(-∞,
],f(x)在
x∈[,a)為減函數(shù),此時(shí)f(x)的值域?yàn)?span dealflag="1" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">(2a,
];
由存在a∈(2,4],方程f(x)=tf(a)=2ta有三個(gè)不相等的實(shí)根,則
2ta∈(2a,),
即存在a∈(2,4],使得
t∈(1,)即可,令
g(a)==(a++4),
只要使t<(g(a))
max即可,而g(a)在a∈(2,4]上是增函數(shù),
(g(a))max=g(4)=,
故實(shí)數(shù)t的取值范圍為
(1,);(15分)
同理可求當(dāng)a∈[-4,-2)時(shí),t的取值范圍為
(1,);
綜上所述,實(shí)數(shù)t的取值范圍為
(1,).(16分)
點(diǎn)評:本題考查函數(shù)性質(zhì)的綜合應(yīng)用,解題時(shí)要認(rèn)真審題.