每日一题[869]存在性问题

已知$f(x) =\begin{cases}\lg \left( x + 1 \right) + 1 ,x \geqslant 0\\\lg \left( 1 - x \right) + 1 ,x < 0 \end{cases}$,若不等式$f\left( {ax - 1} \right) > f\left( {x - 2} \right)$在$\left[ {3,4} \right]$上有解,则实数$a$的取值范围为_________.


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正确答案是$a < 0$或$a > \dfrac{2}{3}$.

分析与解 如图,$f(x)$是偶函数,且在$[0,+\infty)$上单调递增:

所以$$f\left( {ax - 1} \right) > f\left( {x - 2} \right) \Leftrightarrow \left| {ax - 1} \right| > \left| {x - 2} \right|.$$从而不等式$f\left( {ax - 1} \right) > f\left( {x - 2} \right)$在$\left[3,4\right]$上有解当且仅当存在$x\in [3,4]$,使得$$ \left| {ax - 1} \right| > \left| {x - 2} \right| \Leftrightarrow \left| {ax - 1} \right| > x - 2.$$所以$$\begin{cases}ax - 1 > x - 2 \\ 3 \leqslant x \leqslant 4 \end{cases}$$或$$\begin{cases}ax - 1 < 2 - x \\3 \leqslant x \leqslant 4 \end{cases}$$有解,即 $$\begin{cases}\left( {a - 1} \right)x + 1 > 0\\3 \leqslant x \leqslant 4 \end{cases}$$或$$\begin{cases} \left( {a + 1} \right)x - 3 < 0 \\ 3 \leqslant x \leqslant 4 \\ \end{cases}$$有解,只需要考虑端点即可,即$3\left( {a - 1} \right) + 1 > 0$或$4\left( {a - 1} \right) + 1 > 0$或$3\left( {a + 1} \right) - 3 < 0$或$4\left( {a + 1} \right) - 3 < 0$有解,所以$ a > \dfrac{2}{3}$或$a > \dfrac{3}{4}$或$a < 0$或$a <- \dfrac{1}{4}$,因此$ a < 0$或$a > \dfrac{2}{3}$.

 不等式$\left| {ax-1} \right| >|x-2|$在$[3,4]$上有解,也可以通过数形结合得到$a$的范围,如图:

当直线$y=ax-1$的斜率$a$满足$a>\dfrac 23$或$a<0$时,不等式有解(考虑在端点$x=3$处的函数值也可以).

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