问题 解答题

已知函数f(x)=ax2-4x-1.

(Ⅰ)若a=2时,求当x∈[0,3]时,函数f(x)的值域;

(Ⅱ)若a=2,当x∈(0,1)时,f(1-m)-f(2m-1)<0恒成立,求m的取值范围;

(Ⅲ)若a为非负数,且函数f(x)是区间[0,3]上的单调函数,求a的取值范围.

答案

(Ⅰ)当a=2时,函数f(x)=2x2-4x-1=2(x-1)2-3.

所以f(x)在[0,1]上单调递减;在(1,3]上单调递增.…(2分)

所以f(x)的最小值是f(1)=-3.…(3分)

又因为f(0)=-1,f(3)=5,所以f(x)的值域是[-3,5].          …(4分)

(Ⅱ)因为a=2,所以由(Ⅰ)可知:f(x)在[0,1]上单调递减.

因为当x∈(0,1)时,f(1-m)-f(2m-1)<0恒成立,可得

1-m>2m-1
0<1-m<1
0<2m-1<1
,…(7分) 解得 
1
2
<m<
2
3

所以m的取值范围是(

1
2
2
3
).       …(8分)

(Ⅲ)因为f(x)=ax2-4x-1,

①当a=0时,f(x)=-4x-1,所以f(x)在[0 3]上单调递减.…(10分)

②当a>0时,f(x)=a(x-

2
a
)2-
4
a
-1,

因为f(x)在[0 3]上的单调函数,可得

2
a
≤0 ,或
2
a
≥3
a>0
,解得 0<a≤
2
3
.   …(13分)

由①、②可知,a的取值范围是[0

2
3
].            …(14分)

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