每日一题[2262]分离变量

设函数 $f(x)=x^2+(x-1)|x-a|+3$.

① 若函数 $f(x)$ 在 $\mathbb R$ 上单调递增,则 $a$ 的取值范围是[[nn]];

② 若函数 $f(x)\geqslant 2x$ 对 $x\in\mathbb R$ 恒成立,则 $a$ 的取值范围是[[nn]].

答案    ① $\left[\dfrac 13,+\infty\right)$;② $[-3,1]$.

解析    ① 函数 $f(x)$ 即\[f(x)=\begin{cases} 2x^2-(a+1)x+a+3,&x\geqslant a,\\ (a+1)x-a+3,&x<a,\end{cases}\]根据题意,有 $a+1>0$ 且 $a\geqslant \dfrac{a+1}4$,解得 $a$ 的取值范围是 $\left[\dfrac 13,+\infty\right)$.

② 根据题意,有\[\forall x\in\mathbb R,x^2+(x-1)|x-a|+3\geqslant 2x,\]即\[\forall x\in\mathbb R,(x-1)^2+(x-1)|(x-1)-(a-1)|+2\geqslant 0,\]也即\[\begin{cases} |x-(a-1)|\geqslant -x-\dfrac 2x,&x>0,\\ |x-(a-1)|\leqslant -x-\dfrac 2x,&x<0,\end{cases}\]第一个不等式显然成立.对于第二个不等式,注意求出 $y=-x-\dfrac 2x$ 的渐近线为 $y=-x$,斜率为 $1$ 的切线为 $y=x+4$,如图.

因此 $a-1$ 的取值范围是 $[-4,0]$,从而 $a$ 的取值范围是 $[-3,1]$

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