问题 解答题
已知函数f(x)=
x+
1
x
,x∈[-2,-1)
-2,x∈[-1,
1
2
)
x-
1
x
,x∈[
1
2
,2]

(1)判断当x∈[-2,1)时,函数f(x)的单调性,并用定义证明之;
(2)求f(x)的值域
(3)设函数g(x)=ax-2,x∈[-2,2],若对于任意x1∈[-2,2],总存在x0∈[-2,2],使g(x0)=f(x1)成立,求实数a的取值范围.
答案

(1)函数f(x)在[-2,-1)上是增函数,

证明:∵当x∈[-2,1)时,f(x)=x+

1
x

∴任取x1,x2∈[-2,1),且x1<x2

∴x1-x2<0,1<x1x2

∴1-

1
x1x2
>0,

∴f(x1)-f(x2)=x1+

1
x1
-(x2+
1
x2
)
=(x1-x2(1-
1
x1x2
)
<0,

∴f(x1)<f(x2),

∴f(x)在[-2,-1)上是增函数;

(2)由(1)可知,f(x)=x+

1
x
在[-2,-1)上是增函数,

∴当x∈[-2,-1)时,f(-2)≤f(x)<f(-1),

∴f(x)∈[-

5
2
,-2),

当x∈[

1
2
,2]时,f(x)=x-
1
x

∵y=x在[

1
2
,2]上为单调递增函数,y=
1
x
[
1
2
,2]
上为单调递减函数,

∴f(x)在[

1
2
,2]上为单调递增函数,

∴x∈[

1
2
,2]时,f(
1
2
)≤f(x)≤f(2),

∴f(x)∈[-

3
2
3
2
],

当x∈[-1,

1
2
)时,f(x)=-2,

综上所述,f(x)的值域为A=[-

5
2
,-2]∪[-
3
2
3
2
]

(3)∵函数g(x)=ax-2,x∈[-2,2],

①当a=0时,g(x)=-2,

对于任意x1∈[-2,2],f(x1)∈[-

5
2
,-2]∪[-
3
2
3
2
]

∴不存在x0∈[-2,2],使得g(x0)=f(x1)成立,

∴a=0不符合题意;

②当a≠0时,设g(x)的值域为B,

∴B=[-2|a|-2,2|a|-2],

∵对于任意x1∈[-2,2],总存在x0∈[-2,2],使g(x0)=f(x1)成立,

∴A⊆B,

-2|a|-2≤-
5
2
2|a|-2≥
3
2
,即
|a|≥
1
4
|a|≥
7
4

∴|a|≥

7
4

∴a≤-

7
4
或a≥
7
4

∴实数a的取值范围是(-∞,-

7
4
]∪[
7
4
,+∞).

选择题
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