21.已知a是实数,函数f(x)=2ax2+2x-3-a.如果函数y=f(x)在区间[-l,1]上有零

21.已知a是实数,函数f(x)=2ax2+2x-3-a.如果函数y=f(x)在区间[-l,1]上有零点,求a的取值范围.

答案

解:(解法一)若a=0,则函数f(x)=2x-3在区间[-1,1]上没有零点.

下面就a≠0时分三种情况讨论:

(1)方程f(x)=0在区间   [-1,1]上有重根.

此时△=4(2a2+6a+1)=0,

解得a=

a=

时,f(x)=0的重根x=[-1,1];

a=

时,f(x)=0的重根x=[-1,1];

故当方程f(x)=0在区间[-1,1]上有重根时,a=

.

(2)f(x)在区间[-1,1]上只有一个零点且不是f(x)=0的重根.

此时有f(-1)f(1)≤0.

f(-1)=a-5,f(1)=a-1,

∴(a-5)(a-1)≤0

1≤a≤5.

∵当a=5时,方程f(x)=0在区间[-1,1]上有两个相异实根.

故当方程f(x)=0在区间[-1,1]上只有一个根且不是重根时,1≤a<5.

(3)方程f(x)=0在区间[-1,1]上有两个相异实根

因为函数f(x)=2a

其图象的对称轴方程为x=

,a应满足:

(Ⅰ)

或(Ⅱ)

解不等式组(Ⅰ)得a≥5.

解不等式组(Ⅱ)得a

故当方程f(x)=0,在区间[-1,1]上有两个相异实根时,

a

注意到当1≤a<5,f(-1)f(1) ≤0,方程f(x)=0在区间[-1,1]上有根;

a

时,由于方程f(x)=0在[-1,1]上有根;

a=

时,方程f(x)=0在区间[-1,1]有根.

综上所述,函数y=f(x)在区间[-1,1]有零点,则a的取值范围是

(解法二)若a=0,则函数f(x)=2x-3在区间[-1,1]上没有零点.

下面讨论a≠0时的情况:

(1)若f(-1)f(1)≤0,则f(x)必在[-1,1]上有零点.

f(-1)=a-5,f(1)=a-1,

∴(a-5)(a-1)≤0

1≤a≤5.

即1≤a≤5时,函数f(x)在区间[-1,1]上有零点.

(2)若f(-1)f(1)>0,下面分两种情况讨论:

①当f(-1)=a-5>0,f(1)=a-1>0,即a>5时,

有|

|<1,抛物线y=f(x)的对称轴x=必在直线x=-1和x=1之间,且f

于是f(-1)f(-

)<0,f(1)f(-)<0,

所以函数f(x)在区间

内各有一个零点.

故当a>5时,函数f(x)在区间[-1,1]上有零点.

②当f(-1)=a-5<0,f(1)=a-1<0,即a<1时,

i. 当0<a<1时,f(x)=0的两根x1,2=

由于1+6a+2a2-(1+2a)2=2a(1-a)>0,

所以

于是x1=

故当0<a<1时,函数f(x)在区间[-1,1]没有零点.

ii. 当a<0时,若函数f(x)在区间[-1,1]有零点,则f(x)的最大值f(-

)≥0.

否则由于f(-

)是最大值,函数f(x)在区间[-1,1]没有零点.

此时抛物线y=f(x)的对称轴x=-

在直线x=-1和x=1之间,即a满足解得a

即当a

时,函数f(x)在区间[-1,1]有零点.

综上所述,若函数y=f(x)在区间[-1,1]有零点,则a的取值范围是

  

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