问题 解答题
已知函数f(x)=
1
a
-
1
x
(a>0,x>0).
(1)若f(x)≤2x在(0,+∞)上恒成立,求a的取值范围;
(2)若f(x)在[m,n]上的值域是[m,n](m≠n),求a的取值范围.
答案

(1)∵f(x)=

1
a
-
1
x
,f(x)≤2x在(0,+∞)上恒成立,且a>0,

∴转化为a≥

x
2x2+1
=
1
2x+
1
x
在(0,+∞)上恒成立,

令g(x)=

x
2x2+1
 =
1
2x+
1
x
(当且仅当2x=
1
x
即x=
2
2
时取等号),

即g(x)≤

1
2
2
=
2
4

要使a≥

x
2x2+1
=
1
2x+
1
x
(0,+∞)上恒成立,则a≥
2
4

故a的取值范围是[

2
4
,+∞).

(2)任取x1>x2>0,

f(x1)-f(x2)=

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

故f(x)在(0,+∞)上是增函数.

∵f(x)在[m,n]上的值域是[m,n](m≠n)

∴m=f(m),n=f(n),即am2-m+a=0,an2-n+a=0.

故方程ax2+x+a=0有两个不相等的正根m,n,

注意到m•n=1,则只需要△=(1)2-4a2>0,由于a>0,则0<a<

1
2

故(1)的答案为[

2
4
,+∞)

(2)的答案为0<a<

1
2

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