已知函数f(x)=x|x-a|+2x.
(1)若a=4时,求函数f(x)的单调减区间;
(2)求所有的实数a,使得对任意x∈[1,2]时,函数f(x)的图象恒在函数g(x)=2x+1图象的下方;
(3)若存在a∈[-4,4],使得关于x的方程f(x)=tf(a)有三个不相等的实数根,求实数t的取值范围.
网友回答
解:(1)a=4时,f(x)=x|x-4|+2x=,
当x≥4时,f(x)=x2-2x的增区间是[4,+∞),无减区间.
当x<4时,f(x)=6x-x2增区间是(-∞,3],减区间是[3,4],
综上所述,f(x)的单调减区间为[3,4].…(4分)
(2)由题意得对任意的实数x∈[1,2],f(x)<g(x)恒成立,
即x|x-a|<1,当x∈[1,2]恒成立,即|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]时,只要x-的最大值小于a,
且x+的最小值大于a即可,…(6分)
而当x∈[1,2]时,(1-)′=1+>0,x-为增函数,;
当x∈[1,2]时,(x+)′=1->0,x+为增函数,(x+)min=2,
所以.…(10分)
(3)当-2≤a≤2时,f(x)在R上是增函数,
则关于x的方程f(x)=tf(a)不可能有三个不等的实数根,…(11分)
则当a∈(2,4]时,由f(x)=,
得x≥a时,f(x)=x2+(2-a)x,对称轴x=,
则f(x)在x∈[a,+∞)为增函数,此时f(x)的值域为[f(a),+∞)=[2a,+∞),
x<a时,f(x)=-x2+(2+a)x,对称轴x=,
则f(x)在x∈(-∞,]为增函数,此时f(x)的值域为(-∞,],
f(x)在x∈[)为减函数,此时f(x)的值域为(2a,];
由存在a∈(2,4],方程f(x)=tf(a)=2ta有三个不相等的实根,
则2ta∈(2a,),
即存在a∈(2,4],使得t∈(1,)即可,
令g(a)==,
只要使t<(g(a))max即可,而g(a)在a∈(2,4]上是增函数,
∴,
故实数t的取值范围为(1,);…(15分)
同理可求当a∈[-4,-2)时,t的取值范围为(1,);
综上所述,实数t的取值范围为(1,).…(17分)
解析分析:(1)a=4时,f(x)=,由此能求出f(x)的单调减区间.(2)由题意得对任意的实数x∈[1,2],f(x)<g(x)恒成立,即x|x-a|<1,当x∈[1,2]恒成立,由此能求出所有的实数a.(3)当-2≤a≤2时,f(x)在R上是增函数,则关于x的方程f(x)=tf(a)不可能有三个不等的实数根;当a∈(2,4]时和当a∈[-4,-2)时,等价转化f(x)的表达式,利用函数的单调性能得到实数t的取值范围.
点评:本题考查函数恒成立问题的应用,考查运算求解能力,推理论证能力;考查化归与转化思想.综合性强,难度大,有一定的探索性,对数学思维能力要求较高,是高考的重点.解题时要认真审题,仔细解答.