已知函数 $f(x)=x(1+a|x|)$,设关于 $x$ 的不等式 $f(x+a)<f(x)$ 的解集为 $M$,若 $\left[-\dfrac 12,\dfrac 12\right]\subseteq M$,则实数 $a$ 的取值范围是
【难度】
【出处】
【标注】
  • 方法
    >
    思考方式
    >
    从极端情形出发
  • 知识点
    >
    函数
    >
    常见初等函数
    >
    二次函数
【答案】
$\left(\dfrac{1-\sqrt 5}{2},0\right)$
【解析】
首先我们能得到 $f(x)$ 为奇函数,单调区间的情况与 $a$ 的正负有关,且 $a\ne 0$.
当 $a>0$ 时,$f(x)$ 在 $\mathbb{R}$ 上单调递增,不等式不可能成立.
所以 $a<0$,此时 $f(x)$ 的草图如下(可以先画出 $[0,+\infty)$ 的部分再对称过来)此函数在整个定义域上没有单调性,无法直接将函数不等式转化成与自变量相关的不等式,我们需要从函数的图象出发,看看函数不等式 $f(x+a)<f(x)$ 有什么直观意义:
取 $A(x,f(x))$,$B(x+a,f(x+a))$,当 $A$ 点与 $B$ 点在函数图象上变动时,点 $B$ 在点 $A$ 的下方时对应的 $A$ 点的横坐标满足函数不等式,如图:因为 $x=0$ 时,不等式成立,所以我们有$$f(a)<0,$$故 $a>\dfrac 1a$,解得 $-1<a<0$.
从而 $-\dfrac{1}{2a}>\dfrac 12$,结合图象知要满足 $\left[-\dfrac 12,\dfrac 12\right]\subseteq M$,只需考虑 $x=-\dfrac 12$ 的情况即可,当$$\dfrac{-\dfrac 12-\dfrac 12+a}{2}>\dfrac{1}{2a}$$时,有$$f\left(-\dfrac 12+a\right)<f\left(-\dfrac 12\right),$$解得 $a>\dfrac{1-\sqrt 5}{2}$.
题目 答案 解析 备注
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