若函数f(x)=ax(a>0,a≠1)f\left(x\right)={{a}^{x}}(a>0,a\neq 1)在[−1,2]\left[-1,2\right]上的最大值为44,最小值为mm,且函数g(x)=(1−4m)x2g\left(x\right)=\left(1-4m\right){{x}^{2}}在[0,+∞)\left[0,+\infty\right)上是增函数,则a=a=___.

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完整解法

1. 对底数 $a$ 进行分类讨论,分析指数函数 $f(x)=a^x$ 在区间 $[-1,2]$ 上的单调性

对于指数函数 f(x)=axf(x)=a^x(a>0,a≠1a>0, a\neq 1),由于底数 aa 的取值范围不同,函数的单调性有所区别:
当 a>1a>1 时,f(x)f(x) 在 [−1,2][-1,2] 上单调递增;
当 0<a<10<a<1 时,f(x)f(x) 在 [−1,2][-1,2] 上单调递减。

2. 分析 $a>1$ 的情形并进行检验与舍去

当 a>1a>1 时,f(x)f(x) 在 [−1,2][-1,2] 上单调递增。
最大值为 f(2)=a2=4f(2)=a^2=4,因为 a>0a>0,解得 a=2a=2。
此时最小值为 m=f(−1)=2−1=12m=f(-1)=2^{-1}=\dfrac{1}{2}。
将 m=12m=\dfrac{1}{2} 代入 g(x)g(x) 得:g(x)=(1−4×12)x2=−x2g(x)=\left(1-4\times\dfrac{1}{2}\right)x^2=-x^2
因为 g(x)=−x2g(x)=-x^2 在 [0,+∞)[0,+\infty) 上是单调递减函数,与题设“在 [0,+∞)[0,+\infty) 上是增函数”矛盾,故 a>1a>1 不合题意,舍去。

3. 分析 $0<a<1$ 的情形并求出 $a$ 的值

当 0<a<10<a<1 时,f(x)f(x) 在 [−1,2][-1,2] 上单调递减。
最大值为 f(−1)=a−1=1a=4f(-1)=a^{-1}=\dfrac{1}{a}=4,解得 a=14a=\dfrac{1}{4}。
此时最小值为 m=f(2)=(14)2=116m=f(2)=\left(\dfrac{1}{4}\right)^2=\dfrac{1}{16}。
将 m=116m=\dfrac{1}{16} 代入 g(x)g(x) 得:g(x)=(1−4×116)x2=34x2g(x)=\left(1-4\times\dfrac{1}{16}\right)x^2=\dfrac{3}{4}x^2
因为二次项系数 34>0\dfrac{3}{4}>0,所以 g(x)=34x2g(x)=\dfrac{3}{4}x^2 在 [0,+∞)[0,+\infty) 上是单调递增函数,符合题意。

4. 总结得出最终结果

综上所述,满足条件的 aa 值为 14\dfrac{1}{4}。

答案

14\dfrac{1}{4}

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