问题 解答题
已知f1(x)=|3x-1|,f2(x)=|a•3x-9|(a>0),x∈R,且f(x)=
f1(x)     f1(x)≤f2(x)   
f2(x)     f1(x)>f2(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.
答案

(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

9
a
≤log3
9
2
,则

①当x≥log3

9
a
时,因为a•3x-9≥0,3x-1>0,

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

9
a
≤x≤log3
8
a-1
时,f(x)=f2(x)(6分)

②当0≤x<log3

9
a
时,因为a•3x-9<0,3x-1≥0,

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

10
a+1
≤x<log3
9
a
时,f(x)=f2(x)(7分)

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

10
a+1
,log3
8
a-1
]时,f(x)=f2(x),

l=log3

8
a-1
-log3
10
a+1
=log3[
4
5
(1+
2
a-1
)](9分)

从而当a=2时,l取得最大值为log3

12
5
(10分)

(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

9
a
≤2,则当x≥2时,a•3x-9≥a•3log3
9
a
-9=0

则(*)可化为a•3x-9≤3x-1,即a≤1+

8
3x
,而当x≥2时,1+
8
3x
>1

所以a≤1,从而a=1适合题意(12分)

②当0<a<1时,log3

9
a
>2.

(1)当x>log3

9
a
时,(*)可化为a•3x-9≤3x-1,即a≤1+
8
3x
,而1+
8
3x
>1

所以a≤1,此时要求0<a<1((13分)

(2)当x=log3

9
a
时,(*)可化为0≤3x-1=
9
a
-1

此时只要求0<a<9(14分)

(3)当2≤x<log3

9
a
时,(*)可化为9-a•3x≤3x-1,即a≥
10
3x
-1
,而
10
3x
-1≤
1
9

所以a≥

1
9
,此时要求
1
9
≤a<1
(15分)

由(1)(2)(3),得

1
9
≤a<1符合题意要求.

综合①②知,满足题意的a存在,且a的取值范围是

1
9
≤a≤1(16分)

单项选择题 A1/A2型题
判断题