设a为实数,记函数f(x)=a√(1-x^2)+√(1+x)+√(1-x)的最大值为g(a)(1)设t=√(1+x)+√(1-x),求t的取值范围,并把f(x)表示为t的函数m(t)(2)求g(a)可以的话请用mathtype或类似软件解题,好的话会酌情加分!

问题描述:

设a为实数,记函数f(x)=a√(1-x^2)+√(1+x)+√(1-x)的最大值为g(a)
(1)设t=√(1+x)+√(1-x),求t的取值范围,并把f(x)表示为t的函数m(t)
(2)求g(a)
可以的话请用mathtype或类似软件解题,
好的话会酌情加分!

(1)要使√(1+x)+√(1-x)有意义,则x∈[-1,1]
t^2=1+x+1-x+2√(1-x^2)=2-2√(1-x^2),所以t^2∈[0,2],又
t=√(1+x)+√(1-x)>0,得t∈[0,√2]
又由t^2=1+x+1-x+2√(1-x^2)=2-2√(1-x^2),
可得√(1-x^2)=1-t^2/2
因此f(x)=a(1-t^2/2)+t
(2)对f(x)求导,并令一阶导数等于0
-2ax/2√(1-x^2)+1/2√(1+x)-1/2√(1-x)=0
-2ax+√(1-x)-1/2√(1+x)=0
√(1-x)-√(1+x)=2ax
两边平方,2-2√(1-x^2)=4a^2x^2
1-2a^2x^2=√(1-x^2)
1-4a^2x^2+4a^4x^4=1-x^2
(4a^2-1)x^2=4a^4x^4
x=0,
可以验证,
当a>0,x=0时,f(x)最大值g(a)=a+2,
g(a)=g(1/a)时,a+2=1/a+2, a=1(舍去a=-1)
当a对a

t=√(1+x)+√(1-x)
t²=1+x+1-x+2√[(1+x)(1-x)]=2+2√[(1+x)(1-x)]
显然t²的范围是(2,4),t的范围就是[√2,2]
所以:√(1-x²)=√[(1+x)(1-x)]=(t²-2)/2(因为此处定义域是符合要求的,所以可以拆分)
f(x)=m(t)=a(t²-2)/2+t (√2≤t≤2)
2:
当a=0时,f(x)=t,而t的最大值为2,这时f(x)的最大值就是g(a)=2
当a<0时,f(x)的最大值其实就是m(t)的最大值,
m(t)=a/2t²+t-a
这时一个二次函数,当t=-1/a时,m(t)取得最大值-1/(2a)-a.不过,这一值不是可以取的,因为t是有取值范围的,所以要想在这里取得最大值,那么a也要满足t的取值范围,即要:
√2≤-1/a≤2→-1/√2≤a≤-1/2.所以总结起来就是,当
-1/√2≤a≤-1/2时,取的最大值-1/(2a)-a
当a<-1/√2即-1/a<√2时,也就是该二次函数的对称轴在t的最小值的左边,从图像上就可以判断,此时m(t)的最大值就是当t取√2的时候,即此时
g(a)=√2
当-1/2<a<0即-1/a>2时,也就是该二次函数的对称轴在t的最大值的右边,
从图像上就可以判断,此时m(t)的最大值就是当t取2的时候,即此时
g(a)=a+2
当a>0时,二次函数m(t)开口向上,且对称轴小于0,从图像上就可以看出,此时m(t)的最大值就是当t取2时的最大值,即此时
g(a)=a+2
综合前面所有的结论:
当a≤-1/√2时,g(a)=√2;………………………………情况①
当-1/√2≤a≤-1/2时,g(a)=-1/(2a)-a…………………情况②
当a>-1/2时,g(a)=a+2……………………………………情况③
(情况③中,其实就是将当a=0时也包括进去了,因为当a=0时,符合这一函数)