已知函数 $f(x)=\begin{cases} -1,x\leqslant -1,\\x,-1<x<1,\\1,x \geqslant 1,\end{cases} $ 函数 $g(x)=ax^2-x+1$.若函数 $y=f(x)-g(x)$ 恰好有 $2$ 个不同零点,则实数 $a$ 的取值范围是 .
【难度】
【出处】
无
【标注】
【答案】
$(-\infty ,0)\cup (0,1)$
【解析】
考虑函数 $h(x)=g(x)-f(x)$,即$$h(x)=\begin{cases} ax^2-x+2,x\leqslant -1,\\ ax^2-2x+1,-1<x<1,\\ ax^2-x,x\geqslant 1,\end{cases} $$对于第一段$$h_1(x)=ax^2-x+2(x\leqslant -1),$$考虑到其在 $x=-1$ 处的函数值为$$h_1(-1)=a+3,$$因此以 $a=-3,0$ 为分界点展开讨论.
情形一 当 $a<-3$ 时,考虑到 $h(-1)<0$,函数图象开口向下,对称轴为 $x=\dfrac{1}{2a}$,而 $-1<\dfrac{1}{2a}$,因此函数在 $(-\infty,-1]$ 上没有零点.
情形二 当 $a=-3$ 时,考虑到 $h(-1)=0$,函数图象开口向下,对称轴为 $x=-\dfrac 16$,因此函数在 $(-\infty,-1]$ 上有 $1$ 个零点.
情形三 当 $-3<a<0$ 时,考虑到 $h(-1)>0$,函数图象开口向下,因此函数在 $(-\infty,-1]$ 上有 $1$ 个零点.
情形四 当 $a=0$ 时,函数 $h_1(x)=-x+2$,因此函数在 $(-\infty,-1]$ 上有 $1$ 个零点.
情形五 当 $a>0$ 时,考虑到 $h(-1)>0$,函数图象开口向上,对称轴为 $x=\dfrac{1}{2a}$,而 $-1<\dfrac{1}{2a}$,因此函数在 $(-\infty,-1]$ 上没有零点.
类似的,可以对第二段和第三段展开讨论.
最终确定 $a$ 的取值范围是 $a<1$ 且 $ a\neq 0$.
类似的,可以对第二段和第三段展开讨论.
最终确定 $a$ 的取值范围是 $a<1$ 且 $ a\neq 0$.
题目
答案
解析
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