已知函数f(x)f(x)是定义在RR上的偶函数,且当x⩾0x\geqslant 0时,f(x)=x2+x.f(x)=x^{2}+x.若f(a)f(a)十f(−a)<4f(-a) < 4,测实数aa的取值范围为___.

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完整解法

1. 利用偶函数性质简化已知不等式

因为函数 f(x)f(x) 是定义在 R\mathbb{R} 上的偶函数,所以对于任意实数 aa,都有 f(−a)=f(a)f(-a) = f(a)。
将此性质代入不等式 f(a)+f(−a)<4f(a) + f(-a) < 4,可得:
2f(a)<42f(a) < 4
化简得:
f(a)<2f(a) < 2

2. 利用偶函数性质将自变量限制在非负区间

为了能够利用当 x⩾0x \geqslant 0 时的函数解析式,再次利用偶函数性质:
f(a)=f(∣a∣)f(a) = f(|a|)
因此,不等式 f(a)<2f(a) < 2 等价于:
f(∣a∣)<2f(|a|) < 2

3. 代入解析式求解关于 $|a|$ 的一元二次不等式

因为 ∣a∣⩾0|a| \geqslant 0,当 x⩾0x \geqslant 0 时 f(x)=x2+xf(x) = x^2 + x,故 f(∣a∣)=∣a∣2+∣a∣f(|a|) = |a|^2 + |a|。
原不等式转化为:
∣a∣2+∣a∣<2|a|^2 + |a| < 2
整理得:
∣a∣2+∣a∣−2<0|a|^2 + |a| - 2 < 0
因式分解得:
(∣a∣−1)(∣a∣+2)<0(|a| - 1)(|a| + 2) < 0
解得:
−2<∣a∣<1-2 < |a| < 1
结合绝对值的非负性 ∣a∣⩾0|a| \geqslant 0,可得:
0⩽∣a∣<10 \leqslant |a| < 1

4. 解除绝对值,确定实数 $a$ 的取值范围

由不等式 ∣a∣<1|a| < 1 解得:
−1<a<1-1 < a < 1
即实数 aa 的取值范围为 (−1,1)(-1, 1)。

答案

(−1,1)(-1,1)

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