题目内容
定义在R上的函数g(x)及二次函数h(x)满足:g(x)+2g(-x)=ex+
-9,h(-2)=h(0)=1且h(-3)=-2.
(1)求g(x)和h(x)的解析式;
(2)对于x1,x2∈[-1,1],均有h(x1)+ax1+5≥g(x2)-x2g(x2)成立,求a的取值范围;
(3)设f(x)=
在(2)的条件下,讨论方程f[f(x)]=a+5的解的个数情况.
解:(1)∵g(x)+2g(-x)=ex+
-9,①
∴g(-x)+2g(x)=e-x+
-9,即g(-x)+2g(x)=2ex+
-9,②
由①②联立解得,g(x)=ex-3.
∵h(x)是二次函数,且h(-2)=h(0)=1,可设h(x)=ax(x+2)+1,
由h(-3)=-2,解得a=-1,
∴h(x)=-x(x+2)+1=-x2-2x+1,
∴g(x)=ex-3,h(x)=-x2-2x+1.
(2)设φ(x)=h(x)+ax+5=-x2+(a-2)x+6,
F(x)=g(x)-xg(x)=ex-3-x(ex-3)=(1-x)ex+3x-3,
依题意知,当-1≤x≤1时,φ(x)min≥F(x)max.
∵F′(x)=-ex+(1-x)ex+3=-xex+3,在[-1,1]上单调递减,
∴F′(x)min=F′(1)=3-e>0,
∴F(x)在[-1,1]上单调递增,∴F(x)max=F(1)=0,
∴
解得-3≤a≤7,
∴实数a的取值范围为[-3,7].
(3)设t=a+5,由(2)知,2≤t≤12.
f(x)的图象如图所示:
![]()
设f(x)=T,则f(T)=t.
当t=2,即a=-3时,T=-1或者T=ln 5,f(x)=-1有2个解,f(x)=ln 5有3个解;
当2<t<e2-3,即-3<a<e2-8时,T=ln(t+3)且ln 5<T<2,f(x)=T有3个解;
当t=e2-3,即a=e2-8时,T=2,f(x)=T有2个解;
当e2-3<t≤12,即e2-8<a≤7时,T=ln(t+3)>2,f(x)=T有1个解.
综上所述:
当a=-3时,方程有5个解;
当-3<a<e2-8时,方程有3个解;
当a=e2-8时,方程有2个解;
当e2-8<a≤7时,方程有1个解.