问题 解答题
已知函数f(x)=a(1-2|x-
1
2
|)
,a为常数且a>0.
(1)f(x)的图象关于直线x=
1
2
对称;
(2)若x0满足f(f(x0))=x0,但f(x0)≠x0,则x0称为函数f(x)的二阶周期点,如果f(x)有两个二阶周期点x1,x2,试确定a的取值范围;
(3)对于(2)中的x1,x2,和a,设x3为函数f(f(x))的最大值点,A(x1,f(f(x1))),B(x2,f(f(x2))),C(x3,0),记△ABC的面积为S(a),讨论S(a)的单调性.
答案

(1)证明:∵f(

1
2
+x)=a(1-2|
1
2
+x-
1
2
|)
=a(1-2|x|),f(
1
2
-x)=a(1-2|
1
2
-x-
1
2
|)
=a(1-2|x|),

f(

1
2
+x)=f(
1
2
-x),∴f(x)的图象关于直线x=
1
2
对称.

(2)当0<a<

1
2
时,有f(f(x))=
4a2x,x≤
1
2
4a2(1-x),x>
1
2

∴f(f(x))=x只有一个解x=0又f(0)=0,故0不是二阶周期点.

a=

1
2
时,有f(f(x))=
x,x≤
1
2
1-x,x>
1
2

∴f(f(x))=x有解集,{x|x

1
2
},故此集合中的所有点都不是二阶周期点.

a>

1
2
时,有f(f(x))=
4a2x,x≤
1
4a
2a-4a2x,
1
4a
<x≤
1
2
2a(1-2a)+4a2x,
1
2
<x≤
4a-1
4a
4a2-4a2x,x>
4a-1
4a

∴f(f(x))=x有四个0,

2a
1+4a2
2a
1+2a
4a2
1+4a2

由f(0)=0,f(

2a
1+2a
)=
2a
1+2a
f(
2a
1+4a2
)≠
2a
1+4a2
f(
4a2
1+4a2
)≠
4a2
1+4a2

故只有

2a
1+4a2
4a2
1+4a2
是f(x)的二阶周期点,综上所述,所求a的取值范围为a>
1
2

(3)由(2)得x1=

2a
1+4a2
x2=
4a2
1+4a2

∵x2为函数f(x)的最大值点,∴x3=

1
4a
,或x3=
4a-1
4a

x3=

1
4a
时,S(a)=
2a-1
4(1+4a2)
.求导得:S(a)=-
2(a-
1+
2
2
)(a-
1-
2
2
)
(1+4a2)2

∴当a∈(

1
2
1+
2
2
)时,S(a)单调递增,当a∈(
1+
2
2
,+∞)
时,S(a)单调递减.

x3=

4a-1
4a
时,S(a)=
8a2-6a+1
4(1+4a2)
,求导得S(a)=
12a2+4a-3
2(1+4a2)2

a>

1
2
,从而有S(a)=
12a2+4a-3
2(1+4a2)2

∴当a∈(

1
2
,+∞)时,S(a)单调递增.

单项选择题
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