问题 解答题
已知f(log2x)=ax2-2x+1-a,a∈R.
(1)求f(x)的解析式;
(2)求f(x)的值域;
(3)设h(x)=2-xf(x),a>0时,对任意x1,x2∈[-1,1]总有|h(x1)-h(x2)|≤
a+1
2
成立,求a的取值范围.
答案

(1)令t=log2x,则x=2t

故f(t)=a(2t2-2•2t+1-a.

∴f(x)=a(2x2-2•2x+1-a,

(2)再设m=2x,则m>0,y=am2-2m+1-a,

①当a=0时,y=-2m+1(m>0),在(0,+∞)上是减函数,其值域为(-∞,1);

②当a>0时,y=am2-2m+1-a的对称轴m=

1
a
>0,

故其在(0,

1
a
)上是减函数,在(
1
a
,+∞)上是增函数.其值域为(-
1
a
+1-a,+∞);

③当a<0时,y=am2-2m+1-a的对称轴m=

1
a
<0,

故其在(0,+∞)上是减函数.其值域为(-∞,1-a);

(3)∵h(x)=a•2x+(1-a)2-x-2,
∴h′(x)=aln2•2x-(1-a)lna•2-x
由h′(x)=aln2•2x-(1-a)lna•2-x=0,得x0=

1
2
log2
1-a
a
(0<a<1).

由x0=

1
2
log2
1-a
a
>1得0<a<
1
5
,由x0=
1
2
log2
1-a
a
<-1,得a>
4
5

∵h(0)=-1,h(1)=
3
2
(a-1),

由f(1)>f(0),得

3
2
(a-1)>-1,得a>
1
3

①当0<a≤

1
5
时,h′(x)=aln2•2x-(1-a)lna•2-x<0恒成立,函数h(x)在[-1,1]上是减函数,

∴函数h(x)在[-1,1]内的最大值是h(-1)=-

3
2
a,最小值是h(1)=
3
2
(a-1).
∵对任意x1,x2∈[-1,1]总有|h(x1)-h(x2)|≤
a+1
2
成立,

∴-

3
2
a-
3
2
(a-1)≤
a+1
2
,∴a≥2.不合,舍去.

②当

1
5
<a≤
1
2
时,函数h(x)在[-1,x0]上是减函数,在(x0,1]上是增函数

∴函数h(x)在[-1,1]内的最大值是h(-1)=-

3
2
a,最小值是h(x0)=2
a(1-a)
-2.
∵对任意x1,x2∈[-1,1]总有|h(x1)-h(x2)|≤
a+1
2
成立,

∴-

3
2
a-2
a(1-a)
+2≤
a+1
2

1
2
≥a≥
3
10

③当

1
2
<a≤
4
5
时,函数h(x)在[-1,x0]上是减函数,在(x0,1]上是增函数

∴函数h(x)在[-1,1]内的最大值是h(1)=

3
2
(a-1),最小值是h(x0)=2
a(1-a)
-2.
∵对任意x1,x2∈[-1,1]总有|h(x1)-h(x2)|≤
a+1
2
成立,

3
2
(a-1)-2
a(1-a)
+2≤
a+1
2

1
2
<a≤
4
5

④当a>

4
5
时,h′(x)=aln2•2x-(1-a)lna•2-x>0恒成立,函数h(x)在[-1,1]上是增函数,

∴函数h(x)在[-1,1]内的最大值是h(1),最小值是h(-1).
∵对任意x1,x2∈[-1,1]总有|h(x1)-h(x2)|≤

a+1
2
成立,

3
2
(a-1)+
3
2
a≤
a+1
2

∴a≤

4
5
.不合,舍去.

综上所述,a的取值范围为[

3
10
4
5
].

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