每日一题[1069]复合函数的零点

已知函数 \(f(x)=x^2+\dfrac{a}{x}\)(\(x>0\)),若 \(f(f(x))\) 有唯一零点,则 \(a\) 的取值范围是________.


正确答案是\((-\infty,0)\).

分析与解 函数 \(f(f(x))\) 有零点,于是函数 \(f(x)\) 有零点,因此 \(a<0\).此时函数 \(f(x)\) 的零点为\[x_0=\sqrt[3]{-a}.\]因此函数 \(f(f(x))\) 的零点 \(m\) 满足\[f(m)=x_0.\]考虑到当 \(a<0\) 时函数 \(f(x)\) 在 \(\mathbb R^+\) 上单调递增,且值域为 \(\mathbb R\),因此上述方程必然存在唯一实数解,符合题意.因此 \(a\) 的取值范围是 \((-\infty,0)\).

下面给出一道练习:

设函数 \(f\left(x\right)=\begin{cases}3x-1,&x<1,\\2^x,&x\geqslant 1,\end{cases}\) 则满足 \(f\left(f\left(a\right)\right)=2^{f\left(a\right)}\) 的 \(a\) 的取值范围是_______.

正确答案是\(\left[\dfrac 23,+\infty\right)\).

令$t=f(x)$,有$f(t)=2^t$,所以$t\geqslant 1$,即\(f(a)\geqslant 1\),结合 \(f(x)\) 是单调递增函数(如图),可得 \(a\) 的取值范围是 \(\left[\dfrac 23,+\infty \right)\).

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