问题
解答题
已知函数f(x)=
(1)求f(x)的值域; (2)设a≠0,函数g(x)=
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答案
(1)对函数f(x)求导,f′(x)=
•4 3
.1-x2 (x2+1)2
令f'(x)=0得x=1或x=-1.
当x∈(0,1)时,f'(x)>0,f(x)在(0,1)上单调递增;
当x∈(1,2)时,f'(x)<0,f(x)在(1,2)上单调递减.
又f(0)=0,f(1)=
,f(2)=2 3
,8 15
所以当x∈[0,2],f(x)的值域是[0,
];2 3
(2)设函数g(x)在[0,2]上的值域是A.
∵对任意x1∈[0,2],总存在x0∈[0,2],使f(x1)-g(x0)=0,
∴[0,
]⊆A.2 3
对函数g(x)求导,g'(x)=ax2-a2.
①当a<0时,若x∈(0,2),g'(x)<0,所以函数g(x)在(0,2)上单调递减.
∵g(0)=0,g(2)=
a-2a2<0,8 3
∴当x∈[0,2]时,不满足[0,
]⊆A;2 3
②当a>0时,g′(x)=a(x-
)(x+a
).a
令g'(x)=0,得x=
或x=-a
(舍去).a
(i)当x∈[0,2],0<
<2时,列表:a
∵g(0)=0,g(
)<0,a
又∵[0,
]⊆A,∴g(2)=2 3
a-2a2≥8 3
,解得2 3
≤a≤1.1 3
(ii)当x∈(0,2),
≥2时,g'(x)<0,∴函数在(0,2)上单调递减,a
∵g(0)=0,∴g(2)=
a-2a2<0∴当x∈[0,2]时,不满足[0,8 3
]⊆A.2 3
综上,实数a的取值范围是[
,1].1 3