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2021年高考数学上海春20

  2022-05-03 08:26:47  

20.(16分)已知函数$f(x)=\sqrt{\vert x+a\vert -a}-x$.
(1)若$a=1$,求函数的定义域;
(2)若$a\ne 0$,若$f(ax)=a$有2个不同实数根,求$a$的取值范围;
(3)是否存在实数$a$,使得函数$f(x)$在定义域内具有单调性?若存在,求出$a$的取值范围.
分析:(1)把$a=1$代入函数解析式,由根式内部的代数式大于等于0求解绝对值的不等式得答案;
(2)$f(ax)=a\Leftrightarrow \sqrt{\vert ax+a\vert -a}=ax+a$,设$ax+a=t\geqslant 0$,得$a=t-t^{2}$,$t\geqslant 0$,求得等式右边关于$t$的函数的值域可得$a$的取值范围;
(3)分$x\geqslant -a$与$x<-a$两类变形,结合复合函数的单调性可得使得函数$f(x)$在定义域内具有单调性的$a$的范围.
解:(1)当$a=1$时,$f(x)=\sqrt{\vert x+1\vert -1}-x$,
由$\vert x+1\vert -1\geqslant 0$,得$\vert x+1\vert \geqslant 1$,解得$x\leqslant -2$或$x\geqslant 0$.
$\therefore$函数的定义域为$(-\infty$,$-2]\bigcup{[}0$,$+\infty )$;
(2)$f(ax)=\sqrt{\vert ax+a\vert -a}-ax$,
$f(ax)=a \Leftrightarrow \sqrt{\vert ax+a\vert -a}=ax+a$,
设$ax+a=t\geqslant 0$,$\therefore$$\sqrt{t-a}=t$有两个不同实数根,整理得$a=t-t^{2}$,$t\geqslant 0$,
$\therefore a=-(t-\dfrac{1}{2})^{2}+\dfrac{1}{4}$,$t\geqslant 0$,当且仅当$0\leqslant a<\dfrac{1}{4}$时,方程有2个不同实数根,
又$a\ne 0$,$\therefore a$的取值范围是$(0,\dfrac{1}{4})$;
(3)当$x\geqslant -a$时,$f(x)=\sqrt{\vert x+a\vert -a}-x=\sqrt{x}-x=-(\sqrt{x}-\dfrac{1}{2})^{2}+\dfrac{1}{4}$,在$[\dfrac{1}{4}$,$+\infty )$上单调递减,
此时需要满足$-a\geqslant \dfrac{1}{4}$,即$a\leqslant -\dfrac{1}{4}$,函数$f(x)$在$[-a$,$+\infty )$上递减;
当$x<-a$时,$f(x)=\sqrt{\vert x+a\vert -a}-x=\sqrt{-x-2a}-x$,在$(-\infty$,$-2a]$上递减,
$\because a\leqslant -\dfrac{1}{4}<0$,$\therefore -2a>-a>0$,即当$a\leqslant -\dfrac{1}{4}$时,函数$f(x)$在$(-\infty ,-a)$上递减.
综上,当$a\in (-\infty$,$-\dfrac{1}{4}]$时,函数$f(x)$在定义域$R$上连续,且单调递减.
点评:本题考查函数定义域的求法,考查函数零点与方程根的关系,考查函数单调性的判定及其应用,考查逻辑思维能力与推理论证能力,属难题.

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