问题 解答题

已知函数f(x)=x|x-a|,a∈R是常数.

(1)若a=1,求y=f(x)在点P(-1,f(-1))处的切线;

(2)是否存在常数a,使f(x)<2x+1对任意x∈(-∞,2)恒成立?若存在,求常数a的取值范围;若不存在,简要说明理由.

答案

(1)a=1时,f(x)=x|x-1|=

x2-x,x≥1
x-x2,x<1.
,在点P(-1,f(-1))附近,

f(x)=x-x2,f/(x)=1-2x,所以P(-1,-2),k=f/(-1)=3,所求切线方程为y+2=3(x+1),即3x-y+1=0.

(2)f(x)<2x+1即x|x-a|<2x+1(*)

x=0时,(*)等价于0<1,对任意a∈R恒成立.

0<x<2时,(*)等价于|x-a|<2+

1
x
,即x-2-
1
x
<a<2+x+
1
x
2+x+
1
x
≥4
,等号当且仅当x=1时成立,

(x-2-

1
x
)/=1+
1
x2
>0,y=x-2-
1
x
在0<x<2单调递增,x-2-
1
x
<-
1
2
,所以-
1
2
≤a<4
(9分).

x<0时,(*)等价于|x-a|>2+

1
x
,即a>2+x+
1
x
a<x-2-
1
x
2+x+
1
x
=2-[(-x)+(-
1
x
)]≤2-2=0

等号当且仅当-x=1即x=-1时成立,所以a>0,

y=x-2-

1
x
在x<0时的取值范围为R,所以a<x-2-
1
x
恒成立的a的解集为空集φ.

所以,常数a的取值范围为R∩{a|-

1
2
≤a<4}∩{a|a>0}={a|0<a<4}.

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