问题 解答题
设a为实数,设函数f(x)=a
1-x2
+
1+x
+
1-x
的最大值为g(a).
(Ⅰ)设t=
1+x
+
1-x
,求t的取值范围,并把f(x)表示为t的函数m(t)
(Ⅱ)求g(a)
(Ⅲ)试求满足g(a)=g(
1
a
)
的所有实数a
答案

(I)t=

1+x
+
1-x

要使有t意义,必须1+x≥0且1-x≥0,即-1≤x≤1,

t2=2+2

1-x2
∈[2,4],t≥0①

t的取值范围是[

2
,2].

由①得

1-x2
=
1
2
t2-1

∴m(t)=a(

1
2
t2-1)+t=
1
2
at2+t-a,t∈[
2
,2]

(II)由题意知g(a)即为函数m(t)=

1
2
at2+t-a,t∈[
2
,2]的最大值.

注意到直线t=-

1
a
是抛物线m(t)=
1
2
at2+t-a
的对称轴,

分以下几种情况讨论.

(1)当a>0时,函数y=m(t),t∈[

2
,2]的图象是开口向上的抛物线的一段,

t=-

1
a
<0知m(t)在[
2
,2].
上单调递增,

∴g(a)=m(2)=a+2

(2)当a=0时,m(t)=t,t∈[

2
,2],

∴g(a)=2.

(3)当a<0时,函数y=m(t),t∈[

2
,2]的图象是开口向下的抛物线的一段,

t=-

1
a
∈[0,
2
],即a≤-
2
2
g(a)=m(
2
)=
2

t=-

1
a
∈(
2
,2],即-
2
2
<a≤-
1
2
g(a)=m(-
1
a
)=-a-
1
2a

t=-

1
a
∈(2,+∞),即-
1
2
<a<0
则g(a)=m(2)=a+2

综上有g(a)=

a+2          a>-
1
2
-a-
1
2a
-
2
2
<a< -
1
2
2
a≤-
2
2

(III)情形1:当a<-2时

1
a
>-
1
2

此时g(a)=

2
g(
1
a
)=
1
a
+2

2+

1
a
=
2
解得a=-1-
2
2
,与a<-2矛盾.

情形2:当-2≤a<-

2
-
2
2
1
a
≤-
1
2
时,

此时g(a)=

2
g(
1
a
)=-
1
a
-
a
2
2
=-
1
a
-
a
2

解得,a=-

2
a<-
2
矛盾.

情形3:当-

2
≤a≤-
2
2
-
2
1
a
≤-
2
2
时,

此时g(a)=

2
=g(
1
a
)

所以-

2
≤a≤-
2
2

情形4:当-

2
2
<a≤-
1
2
时,-2≤
1
a
<-
2

此时g(a)=-a-

1
2a
g(
1
a
)=
2
-a-
1
2a
=
2

解得a=-

2
2
,与a>-
2
2
矛盾.

情形5:当-

1
2
<a<0时,
1
a
<-2

此时g(a)=a+2,g(

1
a
)=
2

a+2=

2
解得a=
2
-2,与a>-
1
2
矛盾.

情形6:当a>0时,

1
a
>0,

此时g(a)=a+2,g(

1
a
)=
1
a
+2

a+2=

1
a
+2解得a=±1,由a>0得a=1.

综上知,满足g(a)=g(

1
a
)的所有实数a为:-
2
≤a≤-
2
2
,或a=1

单项选择题
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