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14函数与初等函数★★★★☆
函数
f(x)={2x−a,x<1,4(x−a)(x−2a),x⩾1.f(x)=\begin{cases} 2^x-a, & x<1,\\ 4(x-a)(x-2a), & x\geqslant 1. \end{cases}
(1) 若 a=1a=1,则 f(x)f(x) 的最小值为______; (2) 若 f(x)f(x) 恰有 22 个零点,则实数 aa 的取值范围是______.
\begin{answer} −1-1,[12,1)∪[2,+∞)\left[\dfrac{1}{2},1\right)\cup[2,+\infty) \end{answer}
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 当 a=1a=1 时,x<1x<1 时 f(x)=2x−1f(x)=2^x-1,该函数递增且下界为 −1-1. 当 x⩾1x\geqslant1 时,f(x)=4(x−1)(x−2)f(x)=4(x-1)(x-2),其顶点为 (32,−1)\left(\frac32,-1\right),且顶点在定义域内. 所以 f(x)f(x) 的最小值为 −1-1. \item 当 x<1x<1 时,方程 f(x)=0f(x)=0 等价于 2x=a2^x=a,它有一个定义域内的根当且仅当 0<a<20<a<2. 当 x⩾1x\geqslant1 时,方程 f(x)=0f(x)=0 的根为 x=ax=a 和 x=2ax=2a,分别满足定义域条件当且仅当 a⩾1a\geqslant1 和 a⩾12a\geqslant\frac12.
当 a⩽0a\leqslant0 时没有零点;当 0<a<120<a<\frac12 时只有第一个分支的一个零点;当 12⩽a<1\frac12\leqslant a<1 时有第一个分支的一个零点和第二分支的一个零点;当 1⩽a<21\leqslant a<2 时共有三个零点. 当 a⩾2a\geqslant2 时第一个分支没有零点,而第二分支的两个根均在定义域内. 因此恰有两个零点时,a∈[12,1)∪[2,+∞)a\in\left[\frac12,1\right)\cup[2,+\infty). \end{enumerate} \end{solution}

2015 · 北京 · 理 · 第 14 题 · 填空题

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13函数与初等函数★★★★☆
已知函数 f(x)=x2−cos⁡xf(x) = x^2 - \cos x,对于 [−π2,π2]\left[-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}\right] 上的任意 x1x_1,x2x_2,有如下条件:
① x1>x2x_1 > x_2; ② x12>x22x_1^2 > x_2^2; ③ ∣x1∣>x2|x_1| > x_2.
其中能使 f(x1)>f(x2)f(x_1) > f(x_2) 恒成立的条件序号是______.
\begin{answer} \circled{2} \end{answer}
\begin{solution} 令 g(t)=t2−cos⁡tg(t)=t^2-\cos t(0⩽t⩽π20\leqslant t\leqslant\frac\pi2),则 g′(0)=0g'(0)=0,且 g′(t)=2t+sin⁡t>0g'(t)=2t+\sin t>0(0<t⩽π20<t\leqslant\frac\pi2). 因而对任意 0⩽s<t⩽π20\leqslant s<t\leqslant\frac\pi2,有 g(t)−g(s)=∫st(2u+sin⁡u) du>0g(t)-g(s)=\int_s^t(2u+\sin u)\,\mathrm du>0,所以 gg 在该区间上严格递增;又 f(x)=g(∣x∣)f(x)=g(|x|).
条件\circled2\circled{2}给出 ∣x1∣>∣x2∣|x_1|>|x_2|,从而 f(x1)=g(∣x1∣)>g(∣x2∣)=f(x2)f(x_1)=g(|x_1|)>g(|x_2|)=f(x_2),因此条件\circled2\circled{2}充分. 条件\circled1\circled{1}不充分,例如 x1=0x_1=0、x2=−12x_2=-\frac12 时 x1>x2x_1>x_2,但 f(0)=−1f(0)=-1,而 f(−12)=14−cos⁡12>−34>−1f\left(-\frac12\right)=\frac14-\cos\frac12>-\frac34>-1. 条件\circled3\circled{3}也不充分,例如 x1=−1x_1=-1、x2=−π2x_2=-\frac\pi2 时 ∣x1∣>x2|x_1|>x_2,但 f(−1)=1−cos⁡1<1<π24=f(−π2)f(-1)=1-\cos1<1<\frac{\pi^2}{4}=f\left(-\frac\pi2\right). 因此填 22. \end{solution}

2008 · 北京 · 理 · 第 13 题 · 填空题

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