三、解答题
(20)(本小题满分16分,第一小问4分,第二小问满分6分,第三小问满分6分)
设a为实数,设函数的最大值为g(a)。
(Ⅰ)设t=,求t的取值范围,并把f(x)表示为t的函数m(t)
(Ⅱ)求g(a)
(Ⅲ)试求满足的所有实数a
本小题主要考查函数、方程等基本知识,考查分类讨论的数学思想方法
和综合运用数学知识分析问题、解决问题的能力.满分16分.
解:(Ⅰ)∵t=
∴要使t有意义,必须1+x≥0且1-x≥0,即-1≤x≤1.
∵t2=2+2t≥0, ①
∴t的取值范围是[].
由①得
∴m(t)=a
(Ⅱ)由题意知g(a)即为函数m(t)=at2+t-a,t∈[,2]的最大值.
注意到直线t=-是抛物线m(t)=at2+t-a的对称轴,分以下几种情况讨论.
(1)当a>0时,函数y=m(t),t∈[,2]的图像是开口向上的抛物线
的一段,由t=-知m(t)在[,2]上单调递增,
∴g(a)=m(2)=a+2.
(2)当a=0时,m(t)=t,t∈[,2],∴g(a)=2.
(3)当a<0时,函数y=m(t),t∈[,2]的图像是开口向下的抛物线的一段.
若t=-],即a≤-,则g(a)=m()=.
若t=-],即a∈(-,-),则g(a)=m(-)=-a-
若t=-),即a∈(-,0),则g(a)=m(2)=a+2.
综上有 g(a)=
(Ⅲ)解法一:
情形1:当a<-2时,此时g(a)=,g()=+2.
由2+=解得a=-1-,与a<-2矛盾.
情形2:当-2≤a<-时,-<,此时g(a)=,
g()=--,由=--解得a=-,与a<-矛盾.
情形3:当-≤a≤-时,-≤≤-,此时g(a)==g(),
所以-≤a≤-.
情形4:当-<a≤-时,-2≤<-,此时g(a)=-a-
g()=,由-a-解得a=-,与a>-矛盾.
情形5:当-<a<0时,<-2,此时g(a)=a+2,g()=,
由a+2=解得a=-2,与a>-矛盾.
情形6:当a>0时,>0,此时g(a)=a+2,g()=+2,
由a+2=+2解得a=±1,由a>0知a=1.
综上知,满足g(a)=g()的所有实数a为:
-≤a≤-或a=1.
解法二:
当a>-时,g(a)=a+2>
当-<a≤-时,-a∈[-],所以-a≠-
g(a)=-a->2因此,当a>-时,g(a)>.
当a>0时,>0,由g(a)=g()知a+2=+2解得a=1.
当a<0时,a·=1,因此a≤-1或≤-1,从而g(a)=或g()=.
要使g(a)=g(),必须有a≤-,≤-,即-≤a≤-.
此时g(a)==g().
综上知,满足g(a)=g()的所有实数a为:
-≤a≤-或a=1.
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