计算题10.0分
理科数学

22.已知函数 f(x)=x2+4|x﹣a|(x∈R).

(1)存在实数x1、x2∈[﹣1,1],使得f(x1)=f(x2)成立,求实数a的取值范围;

(2)对任意的x1、x2∈[﹣1,1],都有|f(x1)﹣f(x2)|≤k成立,求实数k的最小值。

正确答案及相关解析

正确答案

见解析。

解析

(1)函数 f(x)=x2+4|x﹣a|=,由题意可得函数f(x)在[﹣1,1]上不单调,

当a≥1时,函数f(x)在[﹣1,1]上单调递减,不满足条件.

当a≤时,函数f(x)在[﹣1,1]上单调递增,不满足条件.

∴﹣1<a<1,此时,函数f(x)在[﹣1,a]上单调递减,在(a,1]上单调递增,

(2)∵对任意的x1、x2∈[﹣1,1],都有|f(x1)﹣f(x2)|≤k成立,

设函数f(x)在[﹣1,1]上的最大值为M(a),最小值为m(a),

当a≥1时,函数f(x)在[﹣1,1]上单调递减,M(a)=f(﹣1)=4a+5,m(a)=f(1)=4a﹣3.

当a≤时,函数f(x)在[﹣1,1]上单调递增,M(a)=f(1)=5﹣4a,m(a)=f(﹣1)=﹣4a﹣3.

∴﹣1<a<1,函数f(x)在[﹣1,a]上单调递减,在(a,1]上单调递增,m(a)=f(a)=a2,M(a)=max{f(1),f(﹣1)}={5﹣4a,5+4a}.

即当0<a<1时,M(a)=5+4a,当﹣1<a<0时,M(a)=5﹣4a.

综上可得,M(a)﹣m(a)=,由对任意的x1、x2∈[﹣1,1],|f(x1)﹣f(x2)|≤k恒成立,

可得k≥M(a)﹣m(a),

故当a≥1 或a≤﹣1时,k≥8;

当0≤a<1时,k≥﹣a2+4a+5=9﹣(a﹣2)2,由9﹣(a﹣2)2∈[5,8),可得k≥8;

当﹣1<a≤0时,k≥﹣a2﹣4a+5=9﹣(a+2)2,由9﹣(a+2)2∈[5,8),可得k≥8.

综合可得,k≥8。

知识点

函数的概念及其构成要素