已知函数f(x)=x|x-a|+2x.
(1)若a=4时,求函数f(x)的单调减区间;
(2)求所有的实数a,使得对任意x∈[1,2]时,函数f(x)的图象恒在函数g(x)=2x+1图象的下方;
(3)若存在a∈[-4,4],使得关于x的方程f(x)=tf(a)有三个不相等的实数根,求实数t的取值范围.
(1)a=4时,f(x)=x|x-4|+2x=,
当x≥4时,f(x)=x2-2x的增区间是[4,+∞),无减区间.
当x<4时,f(x)=6x-x2增区间是(-∞,3],减区间是[3,4],
综上所述,f(x)的单调减区间为[3,4].…(4分)
(2)由题意得对任意的实数x∈[1,2],f(x)<g(x)恒成立,
即x|x-a|<1,当x∈[1,2]恒成立,即|x-a|<,-<x-a<,
x-<a<x+,故只要x-<a,且a<x+在x∈[1,2]上恒成立即可,
在x∈[1,2]时,只要x-的最大值小于a,
且x+的最小值大于a即可,…(6分)
而当x∈[1,2]时,(x-)′=1+>0,x-为增函数,(x-)max=;
当x∈[1,2]时,(x+)′=1->0,x+为增函数,(x+)min=2,
所以<a<2.…(10分)
(3)当-2≤a≤2时,f(x)在R上是增函数,
则关于x的方程f(x)=tf(a)不可能有三个不等的实数根,…(11分)
则当a∈(2,4]时,由f(x)= | x2+(2-a)x,x≥a | -x2+(2+a)x,x<a |
| |
,
得x≥a时,f(x)=x2+(2-a)x,对称轴x=<a,
则f(x)在x∈[a,+∞)为增函数,此时f(x)的值域为[f(a),+∞)=[2a,+∞),
x<a时,f(x)=-x2+(2+a)x,对称轴x=<a,
则f(x)在x∈(-∞,]为增函数,此时f(x)的值域为(-∞,],
f(x)在x∈[,a)为减函数,此时f(x)的值域为(2a,];
由存在a∈(2,4],方程f(x)=tf(a)=2ta有三个不相等的实根,
则2ta∈(2a,),
即存在a∈(2,4],使得t∈(1,)即可,
令g(a)==(a++4),
只要使t<(g(a))max即可,而g(a)在a∈(2,4]上是增函数,
∴(g(a))max=g(4)=,
故实数t的取值范围为(1,);…(15分)
同理可求当a∈[-4,-2)时,t的取值范围为(1,);
综上所述,实数t的取值范围为(1,).…(17分)