Question

【題目】已知函數(shù)（其中a為常數(shù)）．

（1）當(dāng)a=1時，求f（x）在上的值域；

（2）若當(dāng)x∈[0，1]時，不等式恒成立，求實(shí)數(shù)a的取值范圍；

（3）設(shè)，是否存在正數(shù)a，使得對于區(qū)間上的任意三個實(shí)數(shù)m，n，p，都存在以f（g（m）），f（g（n）），f（g（p））為邊長的三角形？若存在，試求出這樣的a的取值范圍；若不存在，請說明理由．

Answer 1

【答案】（1）[2，] （2）-＜a＜（3）（-，-）∪（，）

【解析】

（1）當(dāng)a=1時，f（x）=x+，結(jié)合對勾函數(shù)的圖象和性質(zhì)，可得f（x）在[，2]上的值域；

（2）若不等式f（2x）＜2x++4在[0，1]上恒成立，即a＜-2（2x）2+1+2x在[0，1]上恒成立，令t=2x，則t∈[1，2]，y=-2t2+t+1，結(jié)合二次函數(shù)的圖象和性質(zhì)，求出函數(shù)的最小值，可得實(shí)數(shù)a的取值范圍；

（3）換元，原問題等價于求實(shí)數(shù)a的范圍，使得函數(shù)在給定的區(qū)間上，恒有2ymin＞ymax

解：（1）函數(shù)，

當(dāng)a=1時，f（x）=x+，導(dǎo)數(shù)為f′（x）=1-=，

f（x）在[，1]上為減函數(shù)，在[1，2]上為增函數(shù)，

∴當(dāng)x=，或x=2時，函數(shù)最最大值，當(dāng)x=1時，函數(shù)取最小值2，

故f（x）在[，2]上的值域為[2，]；

（2）若不等式f（2x）＜2x++4在[0，1]上恒成立，

即2x+＜2x++4在[0，1]上恒成立，即a2＜1+42x在[0，1]上恒成立，

1+42x在[0，1]遞增，可得最小值為1+4=5，即a2＜5，解得-＜a＜；

（3）設(shè)t=g（x）==-1+在x∈[0，]遞減，可得t∈[，1]，則y=t+，

原問題轉(zhuǎn)化為求實(shí)數(shù)a的取值范圍，使得y在區(qū)間[，1]上，恒有2ymin＞ymax．

討論：①當(dāng)0＜a2≤時，y=t+在[，1]上遞增，∴ymin=3a2+，ymax=a2+1，

由2ymin＞ymax得a2＞，∴＜a≤；或-≤a＜-；

②當(dāng)＜a2≤時，y=t+在[，|a]上單調(diào)遞減，在[|a|，1]上單調(diào)遞增，

∴ymin=2|a|，ymax=max{3a2+，a2+1}=a2+1，

由2ymin＞ymax得2-＜|a|＜2+，∴＜|a|≤；

③當(dāng)＜|a|＜1時，y=t+在[，|a|]上單調(diào)遞減，在[|a|，1]上單調(diào)遞增，

∴ymin=2|a|，ymax=max{3a2+，a2+1}=3a2+，

由2ymin＞ymax得＜|a|＜，∴＜|a|＜1；

④當(dāng)|a|≥1時，y=t+在[，1]上單調(diào)遞減，∴ymin=a2+1，ymax=3a2+，

由2ymin＞ymax得a2＜，∴1≤a2＜；

綜上，a的取值范圍是（-，-）∪（，）．