Question

14．函數(shù)y=f（x），x∈D，若常數(shù)C滿足C＞0，且函數(shù)y=f（x）在x∈D上的值域是y=$\frac{C^2}{f（x）}$，在x∈D上的值域的子集，則稱函數(shù)f（x）在D上的幾何平均數(shù)為C．
（1）已知f（x）=lnx，求函數(shù)f（x）在[e，e²]上的幾何平均數(shù)；
（2）若函數(shù)f（t）=-2t²-at+1（a＜-1）在區(qū)間[$\frac{1}{2}$，1]上的幾何平均數(shù)為$\frac{{\sqrt{{a^2}+8}}}{2}$，求實(shí)數(shù)a的值．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)新定義，值域是y=$\frac{C^2}{f（x）}$在x∈D上的值域的子集，則稱函數(shù)f（x）在D上的幾何平均數(shù)為C．
令y=f（x₁），則$f（{x}_{1}）•f（{x}_{2}）={C}^{2}$，我們易得若函數(shù)在區(qū)間D上單調(diào)遞增，則C應(yīng)該等于函數(shù)在區(qū)間D上最大值與最小值的幾何平均，求解即可．
（2）根據(jù)對(duì)稱軸討論二次函數(shù)的最值，C應(yīng)該等于函數(shù)在區(qū)間D上最大值與最小值的幾何平均，求解即可．

解答 解：根據(jù)新定義，關(guān)于函數(shù)f（x）在D上的幾何平均數(shù)為C的定義，
結(jié)合f（x）=lnx，在區(qū)間[e，e²]上單調(diào)遞增
則x₁=e時(shí)，存在唯一的x₂=e²與之對(duì)應(yīng)
故CC²=lne×lne²=2，
∵C＞0，
故得C=$\sqrt{2}$
即函數(shù)f（x）在[e，e²]上的幾何平均數(shù)C=$\sqrt{2}$．
（2）函數(shù)f（t）=-2t²-at+1（a＜-1），
其對(duì)稱軸t=$-\frac{a}{4}$，圖象開(kāi)口向下，
當(dāng)$-\frac{a}{4}≤\frac{1}{2}$或$-\frac{a}{4}≥1$時(shí)，即-1＞a≥-2或a≤-4，
t在區(qū)間$[\frac{1}{2}，1]$上單調(diào)，
則x₁=$\frac{1}{2}$時(shí)，存在唯一的x₂=1與之對(duì)應(yīng)，
根據(jù)已知中關(guān)于函數(shù)f（x）在D上的幾何平均數(shù)為C的定義，
幾何平均數(shù)C=f（$\frac{1}{2}$）•f（1）=$-\frac{1}{2}（1-a）（1+a）$
即$-\frac{1}{2}（1-a）（1+a）$=$\frac{{\sqrt{{a^2}+8}}}{2}$，
此時(shí)a不滿題意．
當(dāng)$\frac{1}{2}$≤$-\frac{a}{4}≤1$時(shí)，即-1＞a≥-4．
此時(shí)的最大值為f（$-\frac{a}{4}$）=$\frac{{a}^{2}+8}{8}$，最小值為f（$\frac{1}{2}$）或f（1）．
幾何平均數(shù)C²=f（$\frac{1}{2}$）•f（$-\frac{a}{4}$）=$\frac{{a}^{2}+8}{4}$或幾何平均數(shù)C²=f（$-\frac{a}{4}$）•f（1）=$\frac{{a}^{2}+8}{4}$
此時(shí)a=$-\sqrt{3}$或a=3，滿足題意．
故得函數(shù)f（t）=-2t²-at+1（a＜-1）在區(qū)間[$\frac{1}{2}$，1]上的幾何平均數(shù)為$\frac{{\sqrt{{a^2}+8}}}{2}$，實(shí)數(shù)a的值為$-\sqrt{3}$或-3．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了對(duì)新定義的理解和運(yùn)用，以及二次函數(shù)的最值的討論與新定義法結(jié)合的化簡(jiǎn)與計(jì)算．屬于中檔題．