分析 (I)当a=1时,不等式f(x)=|2x+1|+|x-1|=$\left\{\begin{array}{l}{-3x,x<-\frac{1}{2}}\\{x+2,-\frac{1}{2}≤x≤1}\\{3x,x>1}\end{array}\right.$.由f(x)<x+3,可得:$\left\{\begin{array}{l}{x<-\frac{1}{2}}\\{-3x<x+3}\end{array}\right.$,或$\left\{\begin{array}{l}{-\frac{1}{2}≤x≤1}\\{x+2<x+3}\end{array}\right.$,或$\left\{\begin{array}{l}{x>1}\\{3x<x+3}\end{array}\right.$,解出即可得出.
(II)当a>0时,f(x)=|2x+a|+|x-$\frac{1}{a}$|=$\left\{\begin{array}{l}{3x+a-\frac{1}{a},x>\frac{1}{a}}\\{x+a+\frac{1}{a},-\frac{a}{2}≤x≤\frac{1}{a}}\\{-3x-a+\frac{1}{a},x<-\frac{a}{2}}\end{array}\right.$.利用单调性即可证明.
解答 解:(I)当a=1时,不等式f(x)=|2x+1|+|x-1|=$\left\{\begin{array}{l}{-3x,x<-\frac{1}{2}}\\{x+2,-\frac{1}{2}≤x≤1}\\{3x,x>1}\end{array}\right.$.
由f(x)<x+3,可得:$\left\{\begin{array}{l}{x<-\frac{1}{2}}\\{-3x<x+3}\end{array}\right.$,或$\left\{\begin{array}{l}{-\frac{1}{2}≤x≤1}\\{x+2<x+3}\end{array}\right.$,或$\left\{\begin{array}{l}{x>1}\\{3x<x+3}\end{array}\right.$,
解得:$-\frac{3}{4}<x<-\frac{1}{2}$,或$-\frac{1}{2}≤x≤1$,或$1<x<\frac{3}{2}$.
∴不等式f(x)<x+3的解集为:$(-\frac{3}{4},\frac{3}{2})$.
证明:(II)当a>0时,f(x)=|2x+a|+|x-$\frac{1}{a}$|=$\left\{\begin{array}{l}{3x+a-\frac{1}{a},x>\frac{1}{a}}\\{x+a+\frac{1}{a},-\frac{a}{2}≤x≤\frac{1}{a}}\\{-3x-a+\frac{1}{a},x<-\frac{a}{2}}\end{array}\right.$.
当x>$\frac{1}{a}$时,f(x)>$\frac{2}{a}$+a.
当x<-$\frac{a}{2}$时,f(x)>$\frac{a}{2}$+$\frac{1}{a}$.
当$-\frac{a}{2}≤x≤\frac{1}{a}$时,$\frac{a}{2}$+$\frac{1}{a}$≤f(x)≤$\frac{2}{a}$+a.
∴f(x)min=$\frac{a}{2}$+$\frac{1}{a}$≥$2\sqrt{\frac{a}{2}×\frac{1}{a}}$=$\sqrt{2}$,当且仅当a=$\sqrt{2}$时取等号.
点评 本题考查了绝对值不等式的解法、函数的单调性,考查了分类讨论方法、推理能力与计算能力,属于中档题.
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