问题 解答题
已知函数f(x)=
4x
3x2+3
,x∈[0,2]

(1)求f(x)的值域;
(2)设a≠0,函数g(x)=
1
3
ax3-a2x
,x∈[0,2].若对任意x1∈[0,2],总存在x2∈[0,2],使f(x1)-g(x2)=0.求实数a的取值范围.
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.

f(0)=0,f(1)=

2
3
,f(2)=
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,

2
3
]⊆A.

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)=

8
3
a-2a2<0,

∴当x∈[0,2]时,不满足[0,

2
3
]⊆A;

②当a>0时,g′(x)=a(x-

a
)(x+
a
).

令g'(x)=0,得x=

a
x=-
a
(舍去).

(i)当x∈[0,2],0<

a
<2时,列表:

g(0)=0,g(

a
)<0,

又∵[0,

2
3
]⊆A,∴g(2)=
8
3
a-2a2
2
3
,解得
1
3
≤a≤1

(ii)当x∈(0,2),

a
≥2时,g'(x)<0,∴函数在(0,2)上单调递减,

∵g(0)=0,∴g(2)=

8
3
a-2a2<0∴当x∈[0,2]时,不满足[0,
2
3
]⊆A

综上,实数a的取值范围是[

1
3
,1].

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