每日一题[2142]类周期函数

设 $f$ 是 $\mathbb R^+\to \mathbb R^+$ 的函数,对任意的正实数 $x$,$f(3x)=3f(x)$,且当 $x\in (1,3]$ 时,$f(x)=1-|x-2|$,设 $a$ 是最小实数 $x$ 使得 $f(x)=2020$,$b$ 是 $(1,a)$ 之间使得 $f(x)=3$ 的实数 $x$ 的个数,则下列选项正确的有(       )

A.$a=4207$

B.$a=4205$

C.$b=12$

D.$b=10$

答案    AC.

解析    根据题意,当 $x\in \left(3^k,3^{k+1}\right]$ 时,有\[f(x)=3^k\left(1-\left|\dfrac{x}{3^k}-2\right|\right),\]在该区间上的函数 $f(x)$ 的最大值为\[f\left(2\cdot 3^k\right)=3^k,\]而 $3^6=729<2020<2187=3^7$,于是 $a\in\left(3^7,2\cdot 3^7\right]$,且\[2020=2187\left(1-\left|\dfrac a{2187}-2\right|\right),\]解得 $a=4207$($a=4541$ 舍去). 考虑 $f(x)=3$ 在区间 $x\in \left(3^k,3^{k+1}\right]$ 上的实数解个数,当 $k=0$ 时为 $0$ 个;当 $k=1$ 时为 $1$ 个;当 $k=2,3,4,5,6$ 时为 $2$ 个;在区间 $\left(3^7,a\right)$ 为 $1$ 个.因此\[b=1+2\cdot 5+1=12.\]

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