问题 解答题

已知函数f(x)=x|x-a|,(a∈R)

(1)若a>0,解关于x的不等式f(x)<x;

(2)若对∀x∈(0,1]都有f(x)<m(m∈R,m是常数),求a的取值范围.

答案

(1)∵f(x)=x|x-a|,

∴不等式f(x)<x即为x|x-a|<x

10显然x≠0,

20当x>0时原不等式可化为:|x-a|<1⇒-1<x-a<1⇒a-1<x<a+1

当a-1≥0即a≥1时得不等式的解为:a-1<x<a+1

当a-1<0即0<a<1时得不等式的解为:0<x<a+1

30当x<0时原不等式可化为:|x-a|>1⇒x-a>1或x-a<-1⇒x>a+1或x<a-1

当a≥1时,得不等式的解为x<0

当0<a<1时,得不等式的解为:x<a-1

综上得:当a≥1时,原不等式的解集为{x|x<0}∪{x|a-1<x<a+1}

当0<a<1时,原不等式的解集为{x|x<a-1}∪{x|0<x<a+1}

(2)∵对∀x∈(0,1]都有f(x)<m,显然m>0

即-m<x(x-a)<m⇒对∀x∈(0,1],-

m
x
<x-a<
m
x
恒成立⇒对∀x∈(0,1],x-
m
x
<a<x+
m
x
恒成立

设g(x)=x-

m
x
,x∈(0,1],p(x)=x+
m
x
,x∈(0,1]

则对∀x∈(0,1],x-

m
x
<a<x+
m
x
恒成立⇔g(x)max<a<p(x)min,x∈(0,1]

∵g(x)'=1+

m
x2
,当x∈(0,1]时g(x)'>0

∴函数g(x)在(0,1]上单调递增,∴g(x)max=1-m

又∵p(x)'=1-

m
x2
=
(x-
m
)(x+
m
)
x2

m
≥1即m≥1时,对于x∈(0,1],p(x)'<0

∴函数p(x)在(0,1]上为减函数,

∴p(x)min=p(1)=1+m

m
<1,即0<m<1时,

x∈(0,

m
],p(x)'≤0

x∈(

m
,1],p(x)'>0

∴在(0,1]上,p(x)min=p(

m
)=2
m

(或当0<m<1时,在(0,1]上,p(x)=x+

m
x
≥2
x•
m
x
=2
m
,当x=
m
时取等号)

又∵当0<m<1时,要g(x)max<a<p(x)min即1-m<a<2

m
还需满足2
m
>1-m解得3-2
2
<m<1

∴当3-2

2
<m<1时,1-m<a<2
m

当m≥1时,1-m<a<1+m.

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