25年上海卷 第21题(压轴题)

已知函数y=f(x)y=f(x)的定义域为RR.对于正实数aa,定义集合Ma={xf(x+a)=f(x)}M_{a}=\{x\mid f(x+a)=f(x)\}

(2)若f(x)={x+2,x<0x,x0f(x)=\begin{cases} x+2,& x<0 \\ \sqrt{x},& x\ge 0 \end{cases}Ma不等于M_{a}不等于 \varnothing,求aa的取值范围;

已知条件:

a>0a\gt 0

f(x)={x+2,x<0x,x0 f(x)=\begin{cases} x+2,& x<0 \\ \sqrt{x},& x\ge 0 \end{cases}

目标:确定 x0<0,x0+a0x_0 \lt 0, x_0+a \geq 0

第二问

因为Ma不等于M_a 不等于 \varnothing,则存在实数x0x_0使得f(x0+a)=f(x0)f(x_0 + a) = f(x_0),且a>0a\gt0

x<0x\lt0时,f(x)=x+2f(x)=x+2

(,0)(-\infty,0)上严格单调递增,

x0x\ge0时,f(x)=xf(x)=\sqrt{x}

[0,+)[0,+\infty)上也严格单调递增,

则:x0<0x0+a\Large \boxed{x_0 < 0 \le x_0 + a}

已知条件:

f(x)={x+2,x<0x,x0 f(x)=\begin{cases} x+2,& x<0 \\ \sqrt{x},& x\ge 0 \end{cases}

已得到结论:x0<0,x0+a0x_0 \lt 0, x_0+a \geq 0

x0+2=x0+a    (x0+2)2=x0+a并且x0+20\begin{aligned} &\qquad \quad x_0 + 2 = \sqrt{x_0 + a} \\ &\implies{\Large\boxed{(x_0+2)^2 = x_0 + a 并且x_0 + 2 \geq 0 }} \end{aligned}

已得到结论:(x0+2)2=x0+a并且x0+20(x_0+2)^2 = x_0 + a 并且x_0 + 2 \geq 0

两种方法

第一种:

方程x02+3x0+4a=0x_0^2 + 3x_0 + 4-a = 0在[-2, 0)上有解。

第二种:

求函数a=x02+3x0+4a=x_0^2 + 3x_0 +4在[-2,0)上的值域。

第一种方法首先要保证有根,然后还要检查在[-2, 0)这个范围内,计算量比较大。

已得到条件:a=x02+3x0+4a=x_0^2 + 3x_0 +4,定义域:[2,0)[-2,0)

f(x0)=x02+3x0+4=(x0+32)2+74\begin{aligned} f(x_0) &= x_0^2 + 3x_0 + 4 \\ &= (x_0 + \frac{3}{2})^2 + \frac{7}{4} \end{aligned}

x0=32时取得最小值74x_0 = -\frac{3}{2}时取得最小值\frac{7}{4}

x0=2时,f(x0)=2x_0 = -2时,f(x_0) = 2

x0=0时,f(x0)=4x_0 = 0时,f(x_0) = 4,这里取不到

a的范围为:[7,4,4)\Large a的范围为:\boxed{[\frac{7}{,4},4)}

已知函数y=f(x)y=f(x)的定义域为RR.对于正实数aa,定义集合Ma={xf(x+a)=f(x)}M_{a}=\{x\mid f(x+a)=f(x)\}

(2)若f(x)={x+2,x<0x,x0f(x)=\begin{cases} x+2,& x<0 \\ \sqrt{x},& x\ge 0 \end{cases}Ma不等于M_{a}不等于 \varnothing,求aa的取值范围;

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