9分段函数,剪不断理还乱1.设函数f(x)=21-x,x≤1,1-log2x,x1,则满足f(x)≤2的x的取值范围是________.答案[0,+∞)解析当x≤1时,21-x≤2,解得x≥0,所以0≤x≤1;当x1时,1-log2x≤2,解得x≥12,所以x1.综上可知x≥0.2.已知函数f(x)=a-3x+5,x≤1,2ax,x1是(-∞,+∞)上的减函数,那么a的取值范围是________.答案(0,2]解析由题意,得a-30,a0,a-3+5≥2a,解得0a≤2.3.设函数g(x)=x2-2(x∈R),f(x)=gx+x+4,xgx,gx-x,x≥gx,则f(x)的值域是______________________.答案[-94,0]∪(2,+∞)解析由xg(x)得xx2-2,∴x-1或x2;由x≥g(x)得x≥x2-2,∴-1≤x≤2.∴f(x)=x2+x+2,x-1或x2,x2-x-2,-1≤x≤2.即f(x)=x+122+74,x-1或x2,x-122-94,-1≤x≤2.当x-1时,f(x)2;当x2时,f(x)8.∴当x∈(-∞,-1)∪(2,+∞)时,函数的值域为(2,+∞).当-1≤x≤2时,-94≤f(x)≤0.∴当x∈[-1,2]时,函数的值域为[-94,0].综上可知,f(x)的值域为[-94,0]∪(2,+∞).4.已知f(x)=-2x-1≤x≤0,x0x≤1,则下列函数的图象错误的是________.答案④解析先在坐标平面内画出函数y=f(x)的图象,再将函数y=f(x)的图象向右平移1个单位长度即可得到y=f(x-1)的图象,因此①正确;作函数y=f(x)的图象关于y轴的对称图形,即可得到y=f(-x)的图象,因此②正确;y=f(x)的值域是[0,2],因此y=|f(x)|的图象与y=f(x)的图象重合,③正确;y=f(|x|)的定义域是[-1,1],且是一个偶函数,当0≤x≤1时,y=f(|x|)=x,相应这部分图象不是一条线段,因此④不正确.5.设函数f(x)=log12x,x0,log2-x,x0.若f(m)f(-m),则实数m的取值范围是________.答案(-∞,-1)∪(0,1)解析若m0,则-m0,f(m)=12logm=-log2m,f(-m)=log2m,由f(m)f(-m),得-log2mlog2m,即log2m0,0m1;若m0,则-m0,f(-m)=log12(-m)=-log2(-m),f(m)=log2(-m),由f(m)f(-m)得log2(-m)-log2(-m),解得m-1.6.对实数a和b,定义运算“⊗”:a⊗b=a,a-b≤1,b,a-b1.设函数f(x)=(x2-2)⊗(x-x2),x∈R.若函数y=f(x)-c的图象与x轴恰有两个公共点,则实数c的取值范围是____________________.答案(-∞,-2]∪(-1,-34)解析f(x)=x2-2,x2-2-x-x2≤1,x-x2,x2-2-x-x21,即f(x)=x2-2,-1≤x≤32,x-x2,x-1或x32,f(x)的图象如图所示,由图象可知c的取值范围为(-∞,-2]∪(-1,-34).7.已知函数f(x)=log2x,x0,fx+2+1,x≤0,则f(-3)的值为________.答案2解析f(-3)=f(-1)+1=f(1)+2=2.8.已知函数f(x)=x2+2ax,x≥2,2x+1,x2,若f(f(1))3a2,则a的取值范围是________.答案-1a3解析由分段函数可得f(f(1))=f(3)=6a+9,故f(f(1))3a2⇔6a+93a2,解得-1a3.9.已知函数f(x)=2x,x≥2,x-13,x2.若关于x的方程f(x)=k有两个不同的实根,则实数k的取值范围是________.答案(0,1)解析画出分段函数f(x)的图象如图所示,结合图象可以看出,若f(x)=k有两个不同的实根,也即函数y=f(x)的图象与y=k有两个不同的交点,k的取值范围为(0,1).10.设f(x)是定义在R上且周期为2的函数,在区间[-1,1]上,f(x)=ax+1,-1≤x0,bx+2x+1,0≤x≤1,其中a,b∈R.若f12=f32,则a+3b的值为________.答案-10解析因为f(x)的周期为2,所以f32=f32-2=f-12,即f12=f-12.又因为f-12=-12a+1,f12=b2+212+1=b+43,所以-12a+1=b+43.整理,得a=-23(b+1).①又因为f(-1)=f(1),所以-a+1=b+22,即b=-2a.②将②代入①,得a=2,b=-4.所以a+3b=2+3×(-4)=-10.11.(2013·四川)已知函数f(x)=x2+2x+a,x0,lnx,x0,其中a是实数,设A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2))为该函数图象上的两点,且x1x2.(1)指出函数f(x)的单调区间;(2)若函数f(x)的图象在点A,B处的切线互相垂直,且x20,求x2-x1的最小值;(3)若函数f(x)的图象在点A,B处的切线重合,求a的取值范围.解(1)函数f(x)的单调递减区间为(-∞,-1),单调递增区间为[-1,0),(0,+∞).(2)由导数的几何意义可知,点A处的切线斜率为f′(x1),点B处的切线斜率为f′(x2),又当点A处的切线与点B处的切线垂直时,有f′(x1)f′(x2)=-1.当x0时,对函数f(x)求导,得f′(x)=2x+2,因为x1x20,所以(2x1+2)(2x2+2)=-1,所以2x1+20,2x2+20.因此x2-x1=12[-(2x1+2)+2x2+2]≥[-2x1+2]2x2+2=1,当且仅当-(2x1+2)=2x2+2=1,即x1=-32且x2=-12时等号成立.所以,函数f(x)的图象在点A,B处的切线互相垂直时,x2-x1的最小值为1.(3)当x1x20或x2x10时,f′(x1)≠f′(x2),故x10x2.当x10时,函数f(x)的图象在点(x1,f(x1))处的切线方程为y-(x21+2x1+a)=(2x1+2)(x-x1),即y=(2x1+2)x-x21+a.当x20时,函数f(x)的图象在点(x2,f(x2))处的切线方程为y-lnx2=1x2(x-x2),即y=1x2·x+lnx2-1.两切线重合的充要条件是1x2=2x1+2,①lnx2-1=-x21+a,②由①及x10x2知,01x22.由①②得,a=lnx2+12x2-12-1=-ln1x2+141x2-22-1.令t=1x2,则0t2,且a=14t2-t-lnt.设h(t)=14t2-t-lnt(0t2),因为h′(t)=12t-1-1t=t-12-32t0,所以h(t)(0t2)为减函数,则h(t)h(2)=-ln2-1,a-ln2-1.而当t∈(0,2)且趋近于0时,h(t)无限增大,所以a的取值范围是(-ln2-1,+∞),故当函数f(x)的图象在点A、B处的切线重合时,a的取值范围是(-ln2-1,+∞).12.(2013·湖南)已知a0,函数f(x)=x-ax+2a.(1)记f(x)在区间[0,4]上的最大值为g(a),求g(a)的表达式;(2)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,在该两点处的切线相互垂直?若存在,求a的取值范围;若不存在,请说明理由.解(1)当0≤x≤a时,f(x)=a-xx+2a;当xa时,f(x)=x-ax+2a.因此,当x∈(0,a)时,f′(x)=-3ax+2a20,f(x)在(0,a)上单调递减;当x∈(a,+∞)时,f′(x)=3ax+2a20,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)=12.②若0a4,则f(x)在(0,a)上单调递减,在(a,4)上单调递增.所以g(a)=max{f(0),f(4)}.而f(0)-f(4)=12-4-a4+2a=a-12+a,故当0a≤1时,g(a)=f(4)=4-a4+2a;当1a4时,g(a)=f(0)=12.综上所述,g(a)=4-a4+2a,0a≤1,12,a1.(2)由(1)知,当a≥4时,f(x)在(0,4)上单调递减,故不满足要求.当0a4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)(x1x2),使曲线y=f(x)在(x1,f(x1)),(x2,f(x2))两点处的切线互相垂直.则x1∈(0,a),x2∈(a,4),且f′(x1)·f′(x2)=-1.即-3ax1+2a2·3ax2+2a2=-1.亦即x1+2a=3ax2+2a.(*)由x1∈(0,a),x2∈(a,4)得x1+2a∈(2a,3a),3ax2+2a∈3a4+2a,1.故(*)成立等价于集合A={x|2ax3a}与集合B=x|3a4+2ax1的交集非空.因为3a4+2a3a,所以当且仅当02a1,即0a12时,A∩B≠∅.综上所述,存在a使函数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0,12.