问题 解答题

已知函数f(x)=a•4x-2x+1+a+3.

(1)若a=0,解方程f(2x)=-5;

(2)若a=1,求f(x)的单调区间;

(3)若存在实数x0∈[-1,1],使f(x0)=4,求实数a的取值范围.

答案

(1)若a=0,由f(2x)=-5,即-22x+1+3=-5,

∴22x+1=8,∴22x+1=23

∴2x+1=3

∴x=1(2分)

(2)若a=1,则f(x)=4x-2x+1+4,设x1,x2∈R,且x1<x2

f(x2)-f(x1)=4x2-2x2+1+4-(4x1-2x1+1+4)=(4x2-4x1)-2(2x2-2x1)=(2x2-2x1)(2x2+2x1-2)

2x2-2x1>0

①当x1,x2∈[0,+∞)时,有2x2+2x1-2>0

(2x2-2x1)(2x2+2x1-2)>0

∴f(x2)>f(x1),

∴f(x)在[0,+∞)上是增函数;

②当x1,x2∈(-∞,0]时,有2x2+2x1-2<0

(2x2-2x1)(2x2+2x1-2)<0

∴f(x2)<f(x1),

∴f(x)在(-∞,0]上是减函数

∴f(x)的单调增区间是[0,+∞),单调减区间是(-∞,0](7分)

(3)设2x=t,由x0∈[-1,1],得t∈[

1
2
,2],且f(x)=a•4x-2x+1+a+3=a•t2-2t+a+3

∴存在t∈[

1
2
,2],使得a•t2-2t+a+3=4,即a•t2-2t+a-1=0

令g(t)=a•t2-2t+a-1,

若a=0,由f(x0)=4,无解.

若a≠0,则函数g(t)的对称轴是t=

1
a

由已知得方程g(t)=0在t∈[

1
2
,2]上有实数解

g(

1
2
)g(2)≤0或
a>0
1
2
1
a
≤2
△≥0
g(
1
2
)≥0
g(2)≥0

(

5
4
a-2)(5a-5)≤0或
a>0
1
2
1
a
≤2
1-
5
2
a≥
8
5
a≥1
a≤
1+
5
2

1≤a≤

8
5
8
5
≤a≤
1+
5
2

∴实数a的取值范围为[1,

1+
5
2
].

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