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)=ax(a>0,a=1),由于底数 a 的取值范围不同,函数的单调性有所区别:
当 a>1 时,f(x) 在 [−1,2] 上单调递增;
当 0<a<1 时,f(x) 在 [−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>1 时,f(x) 在 [−1,2] 上单调递增。
最大值为 f(2)=a2=4,因为 a>0,解得 a=2。
此时最小值为 m=f(−1)=2−1=21。
将 m=21 代入 g(x) 得:g(x)=(1−4×21)x2=−x2
因为 g(x)=−x2 在 [0,+∞) 上是单调递减函数,与题设“在 [0,+∞) 上是增函数”矛盾,故 a>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<1 时,f(x) 在 [−1,2] 上单调递减。
最大值为 f(−1)=a−1=a1=4,解得 a=41。
此时最小值为 m=f(2)=(41)2=161。
将 m=161 代入 g(x) 得:g(x)=(1−4×161)x2=43x2
因为二次项系数 43>0,所以 g(x)=43x2 在 [0,+∞) 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 a 值为 41。