已知函数 $f(x)=\left \lvert x^2-ax \right \rvert -2$,且函数 $f(x+2)$ 是偶函数.
【难度】
【出处】
【标注】
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    函数的对称性
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    集合与集合的关系
  1. 求实数 $a$ 的值;
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    答案
    $4$
    解析
    根据题意,有\[f(x+2)=\left|x^2+(4-a)x+4-2a\right|-2,\]该函数为偶函数,于是 $a=4$.
  2. 设函数 $y=g(x)$,集合 $M=\{x\mid g(x)-x=0\},N=\{x\mid g(g(x))-x=0\}$.
    ① 证明:$M\subseteq N$;
    ② 如果 $g(x)=f(\lvert x \rvert )$,集合 $P=\{x\mid g(g(x))-x=0\land \lvert x \rvert \leqslant 2 \}$,求集合 $P$ 中的元素个数.
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    答案
    ① 略;② $5$
    解析
    直接看 ②,直接求解方程 $g(g(x))=x$ 显然不明智,如果考虑数形结合,那么函数 $g(g(x))$ 的图象也并不好画.难点主要在于$$g(g(x))=x$$这个式子的左边"穿的衣服"有点多,跟式子的右边形成了鲜明的对比.不患寡而患不均啊!能否脱掉左边的一件衣服给右边穿呢?我们先来证明一个引理:
    引理方程 $g(g(x))=x$ 的根为曲线 $y=g(x)$ 与曲线 $x=g(y)$(这两条曲线关于直线 $y=x$ 对称)的交点的横坐标.
    证明一方面,设 $a$ 是方程 $g(g(x))=x$ 的一个根,即 $g(g(a))=a$.
    设 $g(a)=b$,则 $g(b)=g(g(a))=a$,故点 $(a,b)$ 既在曲线 $y=g(x)$ 上,又在曲线 $x=g(y)$ 上,所以 $a$ 是曲线 $y=g(x)$ 与曲线 $x=g(y)$ 的交点的横坐标.
    另一方面,设曲线 $y=g(x)$ 与曲线 $x=g(y)$ 的一个交点为 $(a,b)$,则 $g(a)=b$,且 $g(b)=a$.
    故 $g(g(a))=g(b)=a$,所以 $a$ 是方程 $g(g(x))=x$ 的一个根.证毕.
    下面我们用这个引理来解决此题:作出曲线 $y=g(x)$(红色实线)与曲线 $x=g(y)$(蓝色实线),这两条曲线关于直线 $y=x$(黑色虚线)对称,如下图所示.从图中可以看到,红色实线与蓝色实线共有 $A,B,C,D,E$ 这 $5$ 个交点,所以集合 $P$ 中的元素个数为 $5$.
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
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