设不等式∣4x−a∣>∣1−2x+3∣\left|{{4}^{x}}-a\right|>\left|1-{{2}^{x\text{+3}}}\right|对所有x∈[1,2]x\in[1,2]均成立,则实数aa的取值范围是()(\quad)
A. a<−15a< -15或a>47a>47
B. a<−15a< -15
C. a>47a>47或0<a<10< a< 1
D. a<−15a< -15或0<a<1640< a< \dfrac{1}{64}

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完整解法

1. 换元并去绝对值符号

令 t=2xt = 2^x。
因为 x∈[1,2]x \in [1, 2],所以 t∈[2,4]t \in [2, 4],且 4x=t24^x = t^2,2x+3=8t2^{x+3} = 8t。
原不等式转化为:
∣t2−a∣>∣1−8t∣|t^2 - a| > |1 - 8t|
当 t∈[2,4]t \in [2, 4] 时,1−8t≤1−16=−15<01 - 8t \le 1 - 16 = -15 < 0,故 ∣1−8t∣=8t−1|1 - 8t| = 8t - 1。
所以不等式化简为:
∣t2−a∣>8t−1|t^2 - a| > 8t - 1

2. 将绝对值不等式拆解为两个关于 $a$ 的不等式关系

由于对任意 t∈[2,4]t \in [2, 4],均有 8t−1>08t - 1 > 0,因此 ∣t2−a∣>8t−1|t^2 - a| > 8t - 1 等价于:
t2−a>8t−1或t2−a<1−8tt^2 - a > 8t - 1 \quad \text{或} \quad t^2 - a < 1 - 8t
整理得:
a<t2−8t+1或a>t2+8t−1a < t^2 - 8t + 1 \quad \text{或} \quad a > t^2 + 8t - 1

3. 求二次函数在闭区间上的最值并确定 $a$ 的取值范围

设 f(t)=t2−8t+1f(t) = t^2 - 8t + 1,g(t)=t2+8t−1g(t) = t^2 + 8t - 1。
在 t∈[2,4]t \in [2, 4] 上:

  • f(t)=(t−4)2−15f(t) = (t - 4)^2 - 15 为单调递减函数,最小值 f(4)=−15f(4) = -15,最大值 f(2)=−11f(2) = -11;
  • g(t)=(t+4)2−17g(t) = (t + 4)^2 - 17 为单调递增函数,最小值 g(2)=19g(2) = 19,最大值 g(4)=47g(4) = 47。

要使不等式对任意 t∈[2,4]t \in [2, 4] 恒成立,需满足:
a<min⁡t∈[2,4]f(t)a < \min_{t \in [2, 4]} f(t) 或 a>max⁡t∈[2,4]g(t)a > \max_{t \in [2, 4]} g(t)。
即 a<−15a < -15 或 a>47a > 47。

故选 A。

答案

A

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