已知f1(x)=|3x-1|,f2(x)=|a•3x-9|(a>0),x∈R,且f(x)=
(Ⅰ)当a=1时,求f(x)在x=1处的切线方程; (Ⅱ)当2≤a<9时,设f(x)=f2(x)所对应的自变量取值区间的长度为l(闭区间[m,n]的长度定义为n-m),试求l的最大值; (Ⅲ)是否存在这样的a,使得当x∈[2,+∞)时,f(x)=f2(x)?若存在,求出a的取值范围;若不存在,请说明理由. |
(Ⅰ)当a=1时,f2(x)=|3x-9|.
因为当x∈(0,log35)时,f1(x)=3x-1,f2(x)=9-3x,
且f1(x)-f2(x)=2•3x-10<2•3log35-10=2•5-10=0,
所以当x∈(0,log35)时,f(x)=3x-1,且1∈(0,log35)(3分)
由于f'(x)=3xln3,所以k=f'(1)=3ln3,又f(1)=2,
故所求切线方程为y-2=(3ln3)(x-1),
即(3ln3)x-y+2-3ln3=0(5分)
(Ⅱ)因为2≤a<9,所以0<log3
≤log39 a
,则9 2
①当x≥log3
时,因为a•3x-9≥0,3x-1>0,9 a
所以由f2(x)-f1(x)=(a•3x-9)-(3x-1)=(a-1)3x-8≤0,解得x≤log3
,8 a-1
从而当log3
≤x≤log39 a
时,f(x)=f2(x)(6分)8 a-1
②当0≤x<log3
时,因为a•3x-9<0,3x-1≥0,9 a
所以由f2(x)-f1(x)=(9-a•3x)-(3x-1)=10-(a+1)3x≤0,解得x≥log3
,10 a+1
从而当log3
≤x<log310 a+1
时,f(x)=f2(x)(7分)9 a
③当x<0时,因为f2(x)-f1(x)=(9-a•3x)-(1-3x)=8-(a-1)3x>0,
从而f(x)=f2(x)一定不成立(8分)
综上得,当且仅当x∈[log3
,log310 a+1
]时,f(x)=f2(x),8 a-1
故l=log3
-log38 a-1
=log3[10 a+1
(1+4 5
)](9分)2 a-1
从而当a=2时,l取得最大值为log3
(10分)12 5
(Ⅲ)“当x∈[2,+∞)时,f(x)=f2(x)”
等价于“f2(x)≤f1(x)对x∈[2,+∞)恒成立”,
即“|a•3x-9|≤|3x-1|=3x-1(*)对x∈[2,+∞)恒成立”(11分)
①当a≥1时,log3
≤2,则当x≥2时,a•3x-9≥a•3log39 a
-9=0,9 a
则(*)可化为a•3x-9≤3x-1,即a≤1+
,而当x≥2时,1+8 3x
>1,8 3x
所以a≤1,从而a=1适合题意(12分)
②当0<a<1时,log3
>2.9 a
(1)当x>log3
时,(*)可化为a•3x-9≤3x-1,即a≤1+9 a
,而1+8 3x
>1,8 3x
所以a≤1,此时要求0<a<1((13分)
(2)当x=log3
时,(*)可化为0≤3x-1=9 a
-1,9 a
此时只要求0<a<9(14分)
(3)当2≤x<log3
时,(*)可化为9-a•3x≤3x-1,即a≥9 a
-1,而10 3x
-1≤10 3x
,1 9
所以a≥
,此时要求1 9
≤a<1(15分)1 9
由(1)(2)(3),得
≤a<1符合题意要求.1 9
综合①②知,满足题意的a存在,且a的取值范围是
≤a≤1(16分)1 9