已知a>0,函数f(x)=|x-ax+2a|.(I)记f(x)在区间[0,4]上的最大值为g(a),求g(a)的表达式;(II)是否存在a使函数y=f(x)在区间(0,4)内的图象上存在两点,在该两点

题目简介

已知a>0,函数f(x)=|x-ax+2a|.(I)记f(x)在区间[0,4]上的最大值为g(a),求g(a)的表达式;(II)是否存在a使函数y=f(x)在区间(0,4)内的图象上存在两点,在该两点

题目详情

已知a>0,函数f(x)=|
x-a
x+2a
|

(I)记f(x)在区间[0,4]上的最大值为g(a),求g(a)的表达式;
(II)是否存在a使函数y=f(x)在区间(0,4)内的图象上存在两点,在该两点处的切线互相垂直?若存在,求出a的取值范围;若不存在,请说明理由.
题型:解答题难度:中档来源:湖南

答案

(I)当0≤x≤a时,f(x)=class="stub"a-x
x+2a
;当x>a时,f(x)=class="stub"x-a
x+2a

∴当0≤x≤a时,f′(x)=class="stub"-3a
(x+2a)2
<0
,f(x)在(0,a)上单调递减;
当x>a时,f′(x)=class="stub"3a
(x+2a)2
>0
,f(x)在(a,+∞)上单调递增.
①若a≥4,则f(x)在(0,4)上单调递减,g(a)=f(0)=class="stub"1
2

②若0<a<4,则f(x)在(0,a)上单调递减,在(a,4)上单调递增
∴g(a)=max{f(0),f(4)}
∵f(0)-f(4)=class="stub"1
2
-class="stub"4-a
4+2a
=class="stub"a-1
2+a

∴当0<a≤1时,g(a)=f(4)=class="stub"4-a
4+2a
;当1<a<4时,g(a)=f(0)=class="stub"1
2

综上所述,g(a)=
class="stub"4-a
4+2a
,0<a≤1
class="stub"1
2
,a>1

(II)由(I)知,当a≥4时,f(x)在(0,4)上单调递减,故不满足要求;
当0<a<4时,f(x)在(0,a)上单调递减,在(a,4)上单调递增,若存在x1,x2∈(0,4)(x1<x2),使曲线y=f(x)在
两点处的切线互相垂直,则x1∈(0,a),x2∈(a,4),且f′(x1)f′(x2)=-1
class="stub"-3a
(x1+2a)2
class="stub"3a
(x2+2a)2
=-1
x1+2a=class="stub"3a
x2+2a

∵x1∈(0,a),x2∈(a,4),
∴x1+2a∈(2a,3a),class="stub"3a
x2+2a
∈(class="stub"3a
4+2a
,1)
∴①成立等价于A=(2a,3a)与B=(class="stub"3a
4+2a
,1)的交集非空
class="stub"3a
4+2a
<3a
,∴当且仅当0<2a<1,即0<a<class="stub"1
2
时,A∩B≠∅
综上所述,存在a使函数y=f(x)在区间(0,4)内的图象上存在两点,在该两点处的切线互相垂直,且a的取值范围是(0,class="stub"1
2
).

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