每日一题[1019]复合函数的零点

已知函数$g(x)={\log_2}x,x\in(0,2)$,若关于$x$的方程$|g(x)|^2+m|g(x)|+2m+3=0$有三个不同的实数解,则实数$m$的取值范围是_______.


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本题来自尬题7,正确答案是$\left(-\dfrac 32,-\dfrac 43\right]$.

分析与解 考虑关于$t$的方程\[t^2+mt+2m+3=0\]和$t=\left|{\log_2}x\right|$.当零点$t_0$位于不同区间时,对应的$x_0$的个数如下表\[\begin{matrix}
t_0 & (-\infty,0) & 0 & (0,1) & 1& (1,+\infty)\\  x_0 & 0 & 1 & 2 & 1 & 1\\\end{matrix}\]根据题意,必然有一个$t_1$位于区间$(0,1)$,考虑$t_2$.

情形一 $t_2=0$,此时$m=-\dfrac 32$,不符合题意.

情形二 $t_2=1$,此时$m=-\dfrac 43$,符合题意.

情形三 $t_2> 1$,此时\[\begin{cases}\left.\left(t^2+mt+2m+3\right)\right|_{t=0}>0,\\\left.\left(t^2+mt+2m+3\right)\right|_{t=1}<0,\end{cases}\]解得$-\dfrac 32<m<-\dfrac 43$.

综上所述,$m$的取值范围是$\left(-\dfrac 32,-\dfrac 43\right]$.


下面给出一道练习:

已知关于 $x$ 的方程 ${x^2} - 6x + \left( {a - 2} \right)\left| {x - 3} \right| + 9 - 2a = 0$ 有两个不同的实数根,则系数 $a$ 的取值范围是_______.

 因为$${x^2} - 6x + \left( {a - 2} \right)\left| {x - 3} \right| + 9 - 2a = 0,$$即$$ {\left( {x - 3} \right)^2} + \left( {a - 2} \right)\left| {x - 3} \right| - 2a = 0.$$于是 $|x-3|=2$ 或 $|x-3|=-a$ 共有两个不同的实数根,所以 $a>0$ 或 $a=-2$.

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