指数、对数、幂函数综合练习题,巩固函数核心概念

题目:

设函数$f(x) = \log_{2}(x^{2} – ax + 3a)$,当$x \in \lbrack 2,4\rbrack$时,$f(x)$有意义,求实数$a$的取值范围。

解答:

由于对数函数的定义域要求内部表达式大于0,所以我们需要满足:

$x^{2} – ax + 3a > 0$

这可以转化为:

$x^{2} – ax + 3a = (x – a)x + 3a = (x – a)(x + 3)$

为了确定$x^{2} – ax + 3a > 0$的解集,我们考虑其判别式:

$\Delta = a^{2} – 4 \times 1 \times 3a = a^{2} – 12a$

1. 当$\Delta 0$恒成立。解这个不等式得到:$0 < a < 12$。

2. 当$\Delta = 0$,即$a = 0$或$a = 12$时,我们需要进一步判断。

– 当$a = 0$时,$x^{2} – ax + 3a = x^{2} > 0$恒成立。

– 当$a = 12$时,$x^{2} – ax + 3a = (x – 6)^{2} \geq 0$,但在$x = 6$时取等号,不满足在$x \in [2,4]$时$f(x)$有意义。

3. 当$\Delta > 0$,即$a 12$时,我们需要考虑二次方程的根。由于$x \in [2,4]$,为了确保$f(x)$有意义,我们需要确保在这个区间内,$x^{2} – ax + 3a > 0$。

– 当$a 4$,解得$a < -8$。

– 当$a > 12$时,二次方程的两个根分别为$\frac{a – \sqrt{a^{2} – 12a}}{2}$和$\frac{a + \sqrt{a^{2} – 12a}}{2}$。为了满足条件,需要$\frac{a – \sqrt{a^{2} – 12a}}{2} 12$。

综合以上三种情况,我们得到$a$的取值范围为$a < -8$或$0 \leq a < 12$。