20.(16分)已知函数 $f(x)=\sqrt{|x+a|-a}-x$ 。
(1)若 $a=1$ ,求函数的定义域;
(2)若 $a \neq 0$ ,若 $f(a x)=a$ 有2个不同实数根,求 $a$ 的取值范围;
(3)是否存在实数 $a$ ,使得函数 $f(x)$ 在定义域内具有单调性?若存在,求出 $a$ 的取值范围。
【思路分析】(1)把 $a=1$ 代入函数解析式,由根式内部的代数式大于等于 0 求解绝对值的不等式得答案;
②$f(a x)=a \Leftrightarrow \sqrt{|a x+a|-a}=a x+a$ ,设 $a x+a=t \ldots 0$ ,得 $a=t-t^{2}, ~ t \ldots 0$ ,求得等式右边关于 $t$ 的函数的值域可得 $a$ 的取值范围;
(3)分 $x \ldots-a$ 与 $x<-a$ 两类变形,结合复合函数的单调性可得使得函数 $f(x)$ 在定义域内具有单调性的 $a$ 的范围。
(16分)已知函数 f(x)= |x+a|-a -x。 (…——2021 高考数学第 20 题答案解析
2021_上海卷 (2021)
完整解析 · 逐步详解
【解析】:(1)当 $a=1$ 时,$f(x)=\sqrt{|x+1|-1}-x$ ,
由 $|x+1|-1 \ldots 0$ ,得 $|x+1| \ldots 1$ ,解得 $x$ ,-2 或 $x \ldots 0$ .
∴ 函数的定义域为 $(-\infty,-2] \bigcup[0,+\infty)$ ;
②$f(a x)=\sqrt{|a x+a|-a}-a x$ ,
$f(a x)=a \Leftrightarrow \sqrt{|a x+a|-a}=a x+a$ ,
设 $a x+a=t \ldots 0, ~ \therefore \sqrt{t-a}=t$ 有两个不同实数根,整理得 $a=t-t^{2}, ~ t \ldots 0$ ,
$\therefore a=-\left(t-\frac{1}{2}\right)^{2}+\frac{1}{4}, ~ t \ldots 0$ ,当且仅当 $0, ~ a<\frac{1}{4}$ 时,方程有 2 个不同实数根,
又 $a \neq 0, ~ \therefore a$ 的取值范围是 $\left(0, \frac{1}{4}\right)$ ;
(3)当 $x \ldots-a$ 时,$f(x)=\sqrt{|x+a|-a}-x=\sqrt{x}-x=-\left(\sqrt{x}-\frac{1}{2}\right)^{2}+\frac{1}{4}$ ,在 $\left[\frac{1}{4}, ~+\infty\right)$ 上单调递减,
此时需要满足 $-a . . . \frac{1}{4}$ ,即 $a,-\frac{1}{4}$ ,函数 $f(x)$ 在 $[-a,+\infty)$ 上递减;
当 $x<-a$ 时,$f(x)=\sqrt{|x+a|-a}-x=\sqrt{-x-2 a}-x$ ,在 $(-\infty, ~-2 a]$ 上递减,
$\because a,-\frac{1}{4}<0, ~ \therefore-2 a>-a>0$ ,即当 $a, ~-\frac{1}{4}$ 时,函数 $f(x)$ 在 $(-\infty,-a)$ 上递减.
综上,当 $a \in\left(-\infty, ~-\frac{1}{4}\right]$ 时,函数 $f(x)$ 在定义域 $R$ 上连续,且单调递减.
【归纳总结】本题考查函数定义域的求法,考查函数零点与方程根的关系,考查函数单调性的判定及其应用,考查逻辑思维能力与推理论证能力,属难题。