已知指数函数 $f(x)$ 的图象经过点 $(-1,3)$,$g(x)=f^2(x)-2af(x)+3$ 在区间 $[-1,1]$ 的最小值 $h(a)$;
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  1. 求函数 $f(x)$ 的解析式;
    标注
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    答案
    $f(x)=(\dfrac{1}{3})^x$
    解析
    设 $f(x)=a^x$,$a>0$ 且 $a≠1$,
    ∵指数函数 $f(x)$ 的图象经过点 $(-1,3)$,
    ∴ $a^{-1}=3$,
    即 $a=\dfrac{1}{3}$,
    ∴ $f(x)=(\dfrac{1}{3})^x$
  2. 求函数 $g(x)$ 的最小值 $h(a)$ 的表达式;
    标注
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    答案
    $h(a)=\begin{cases}\dfrac{28}{9}-\dfrac{2}{3}a,a\leqslant \dfrac{1}{3}\\-a^2+3,\dfrac{1}{3}<a<3\\12-6a,a\geqslant 3\end{cases}$
    解析
    令 $t=(\dfrac{1}{3})^x$,
    ∵ $x\in[-1,1]$,
    ∴ $t\in[13,3]$,
    ∴ $g(x)=k(t)=t^2-2at+3$,对称轴为 $t=a$,
    当 $a≤\dfrac{1}{3}$ 时,$k(t)$ 在 $[\dfrac{1}{3},3]$ 上为增函数,此时当 $t=\dfrac{1}{3}$ 时,$h(a)=k(\dfrac{1}{3})=\dfrac{28}{9}-\dfrac{2a}{3}$
    当 $\dfrac{1}{3}<a<3$ 时,$k(t)$ 在 $[\dfrac{1}{3},a]$ 上为减函数,在 $[a,3]$ 上为增函数,此时当 $t=a$ 时,$h(a)=-a^2+3$,
    当 $a\geqslant 3$ 时,$k(t)$ 在 $[\dfrac{1}{3},3]$ 上为减函数,此时当 $t=3$ 时,$h(a)=12-6a$,
    ∴ $h(a)=\begin{cases}\dfrac{28}{9}-\dfrac{2}{3}a,a\leqslant \dfrac{1}{3}\\-a^2+3,\dfrac{1}{3}<a<3\\12-6a,a\geqslant 3\end{cases}$.
  3. 是否存在 $m,n\in R$ 同时满足以下条件:① $m>n>3$;② 当 $h(a)$ 的定义域为 $[n,m]$ 时,值域为 $[n^2,m^2]$;若存在,求出 $m,n$ 的值;若不存在,说明理由.
    标注
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    答案
    解析
    由(2)得 $m>n>3$ 时,$h(a)=12-6a$ 在 $[n,m]$ 中为减函数,
    若此时 $h(a)$ 值域为 $[n^2,m^2]$.
    则 $\begin{cases}12-6m=n^2\\12-6n=m^2\end{cases}$,即 $6(m-n)=(m-n)(m+n)$,即 $m+n=6$,
    与 $m>n>3$ 矛盾,故不存在满足条件的 $m,n$ 的值.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2 问题3 答案3 解析3 备注3
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