已知函数f(x)=ax-24-ax-1(a>0且a≠1). (1)求函数f(x)的定义域、值域; (2)是否存在实数a,使得函数f(x)满足:对于任意x∈[-1,+∞),都有f(x)≤0?若存在,求出a的取值范围
问题描述:
已知函数f(x)=ax-2
-1(a>0且a≠1).
4-ax
(1)求函数f(x)的定义域、值域;
(2)是否存在实数a,使得函数f(x)满足:对于任意x∈[-1,+∞),都有f(x)≤0?若存在,求出a的取值范围;若不存在,请说明理由.
答
(1)由4-ax≥0,得ax≤4.当a>1时,x≤loga4;当0<a<1时,x≥loga4.
即当a>1时,f(x)的定义域为(-∞,loga4];当0<a<1时,f(x)的定义域为[loga4,+∞).
令t=
,则0≤t<2,且ax=4-t2,∴f(x)=g(t)=4-t2-2t-1=-(t+1)2+4,
4-ax
当t≥0时,g(x)是t的单调减函数,∴g(2)<g(t)≤g(0),即-5<f(x)≤3,∴函数f(x)的值域是(-5,3].
(2)若存在实数a,使得对于任意x∈[-1,+∞),都有f(x)≤0,则区间[-1,+∞)是定义域的子集.
由(1)知,a>1不满足条件;所以0<a<1,且loga4≤-1,即
≤a<1.1 4
令t=
,由(1)知,f(x)=4-t2-2t-1=-(t+1)2+4,
4-ax
由f(x)≤0,解得t≤-3(舍)或t≥1,即有
≥1解得ax≤3,
4-ax
由题意知对任意x∈[-1,+∞),有ax≤3恒成立,因为0<a<1,所以对任意x∈[-1,+∞),都有ax≤a-1.所以有a-1≤3,解得a≥
,即1 3
≤a<1.∴存在a∈[1 3
,1),对任意x∈[-1,+∞),都有f(x)≤0.1 3