已知函数f(x)=x2+ax+2f(x)=x^{2}+ax+2,a∈Ra∈R. (1)若不等式f(x)⩽0f(x)\leqslant 0的解集为[1,2][1,2],求不等式f(x)⩾1−x2f(x)\geqslant 1-x^{2}的解集; (2)若函数g(x)=f(x)+x2+1g(x)=f(x)+x^{2}+1在区间(1,2)(1,2)上有两个不同的零点,求实数aa的取值范围.

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完整解法

(1)

1. 求出参数 $a$ 的值

∵ 不等式 f(x)⩽0f(x)\leqslant 0 即 x2+ax+2⩽0x^{2}+ax+2\leqslant 0 的解集为 [1,2][1,2],
∴ 方程 x2+ax+2=0x^{2}+ax+2=0 的两个实数根为 x1=1x_1=1,x2=2x_2=2.
根据一元二次方程根与系数的关系(韦达定理),得:
1+2=−a1+2 = -a,解得 a=−3a = -3.

2. 代入 $a$ 值化简目标不等式

将 a=−3a = -3 代入,不等式 f(x)⩾1−x2f(x)\geqslant 1-x^{2} 可化为:
x2−3x+2⩾1−x2x^{2}-3x+2\geqslant 1-x^{2},
整理得:2x2−3x+1⩾02x^{2}-3x+1\geqslant 0.

3. 解一元二次不等式得出最终解集

因式分解得:(2x−1)(x−1)⩾0(2x-1)(x-1)\geqslant 0,
解得 x⩽12x\leqslant \dfrac{1}{2} 或 x⩾1x\geqslant 1.
∴ 不等式的解集为 {x∣x⩽12 或 x⩾1}\{x|x\leqslant \dfrac{1}{2} \text{ 或 } x\geqslant 1\}.

答案

{x∣x⩽12 或 x⩾1}\{x|x\leqslant \dfrac{1}{2} \text{ 或 } x\geqslant 1\}

(2)

1. 写出 $g(x)$ 的解析式并明确零点分布条件

根据题意,得:
g(x)=f(x)+x2+1=2x2+ax+3g(x) = f(x)+x^{2}+1 = 2x^{2}+ax+3.
若函数 g(x)g(x) 在区间 (1,2)(1,2) 上有两个不同的零点,即方程 2x2+ax+3=02x^{2}+ax+3=0 在区间 (1,2)(1,2) 上有两个不同的实数根.

2. 利用二次函数图象特征列出不等式组

结合二次函数 g(x)=2x2+ax+3g(x) = 2x^{2}+ax+3 的图象,根在 (1,2)(1, 2) 内分布的充要条件为:
{Δ>01<−a2×2<2g(1)>0g(2)>0\begin{cases} \Delta > 0 \\ 1 < -\dfrac{a}{2\times 2} < 2 \\ g(1) > 0 \\ g(2) > 0 \end{cases}
代入计算得:
{a2−24>01<−a4<22+a+3>08+2a+3>0\begin{cases} a^2 - 24 > 0 \\ 1 < -\dfrac{a}{4} < 2 \\ 2 + a + 3 > 0 \\ 8 + 2a + 3 > 0 \end{cases}
即:
{a<−26 或 a>26−8<a<−4a>−5a>−5.5\begin{cases} a < -2\sqrt{6} \text{ 或 } a > 2\sqrt{6} \\ -8 < a < -4 \\ a > -5 \\ a > -5.5 \end{cases}

3. 求解不等式组得出 $a$ 的取值范围

联立不等式组中的条件:
由 −8<a<−4-8 < a < -4 且 a>−5a > -5 得到 −5<a<−4-5 < a < -4.
又因 a<−26a < -2\sqrt{6} 且 −26=−24≈−4.9-2\sqrt{6} = -\sqrt{24} \approx -4.9,
取交集可得:−5<a<−26-5 < a < -2\sqrt{6}.
∴ 实数 aa 的取值范围是 (−5,−26)(-5, -2\sqrt{6}).

答案

(−5,−26)(-5, -2\sqrt{6})

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