Question

设f（x）是定义在区间（-∞，+∞）上以2为周期的函数，对k∈Z，用I_k表示区间（2k-1，2k+1]，已知当x∈I时，f（x）=x²．
（1）求f（x）在I_k上的解析表达式；
（2）对自然数k，求集合M_k={a|使方程f（x）=ax在I_k上有两个不等的实根}

Answer

（1）利用2为周期2k也是周期可得f（x）=f（x-2k）=（x-2k）2即为所求．
（2）转化为x2-（4k+a）+4k2=0在区间Ik上恰有两个不相等的实根，再求有两个不相等的实根成立的条件即可．
【解析】
（1）∵f（x）是以2为周期的函数，
∴当k∈Z时，2k也是f（x）的周期．
又∵当x∈Ik时，（x-2k）∈I，
∴f（x）=f（x-2k）=（x-2k）2．
即对k∈Z，当x∈Ik时，f（x）=（x-2k）2．
（2）当k∈Z且x∈Ik时，
利用（1）的结论可得方程（x-2k）2=ax，整理得：x2-（4k+a）+4k2=0．
它的判别式是△=（4k+a）2-16k2=a（a+8k）．
上述方程在区间Ik上恰有两个不相等的实根的充要条件是a满足
化简得
由（1）知a＞0，或a＜-8k．
当a＞0时：因2+a＞2-a，故从（2），（3）
可得，即
当a＜-8k时：2+a＜2-8k＜0，
易知无解，
综上所述，a应满足故所求集合