(2009•浙江)已知函数f(x)=x3-(k2-k+1)x2+5x-2,g(x)=k2x2+kx+1,其中k∈R.

(2009•浙江)已知函数f(x)=x3-(k2-k+1)x2+5x-2,g(x)=k2x2+kx+1,其中k∈R.
(Ⅰ)设函数p(x)=f(x)+g(x).若p(x)在区间(0,3)上不单调,求k的取值范围;
(Ⅱ)设函数q(x)=
g(x),x≥0
f(x),x<0.
是否存在k,对任意给定的非零实数x1,存在惟一的非零实数x2(x2≠x1),使得q′(x2)=q′(x1)?若存在,求k的值;若不存在,请说明理由.
haier_131400 1年前 已收到1个回答 举报

就作zz客 幼苗

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解题思路:(I)因P(x)=f(x)+g(x)=x3+(k-1)x2+(k+5)x-1,先求导数:p′(x),因p(x)在区间(0,3)上不单调,得到p′(x)=0在(0,3)上有实数解,且无重根,再利用分离参数的方法得出k=−
(3x2−2x+5)
2x+1
=−
3
4
[(2x+1)+
9
2x+1
10
3
]
,最后再利用导数求出此函数的值域即可;
(II)先根据题意得出当k=0时不合题意,因此k≠0,下面讨论k≠0的情形,分类讨论:(ⅰ)当x1>0时,(ⅱ)当x1<0时,最后综合(ⅰ)(ⅱ)即可得出k值.

解析:(I)因P(x)=f(x)+g(x)=x3+(k-1)x2+(k+5)x-1,
p′(x)=3x2+2(k-1)x+(k+5),
因p(x)在区间(0,3)上不单调,所
以p′(x)=0在(0,3)上有实数解,且无重根,
由p′(x)=0得k(2x+1)=-(3x2-2x+5),
∴k=−
(3x2−2x+5)
2x+1=−
3
4[(2x+1)+
9
2x+1−
10
3],
令t=2x+1,有t∈(1,7),记h(t)=t+
9
t,
则h(t)在(1,3]上单调递减,在[3,7)上单调递增,所
以有h(t)∈[6,10),于是(2x+1)+
9
2x+1∈[6,10),
得k∈(-5,-2],而当k=-2时有p′(x)=0在(0,3)上有两个相等的实根x=1,故舍去,
所以k∈(-5,-2);
(II)当x<0时有q′(x)=f′(x)=3x2-2(k2-k+1)x+5;
当x>0时有q′(x)=g′(x)=2k2x+k,
因为当k=0时不合题意,因此k≠0,
下面讨论k≠0的情形,记A=(k,+∞),B=(5,+∞)
(ⅰ)当x1>0时,q′(x)在(0,+∞)上单调递增,
所以要使q′(x2)=q′(x1)成立,只能x2<0且A⊆B,
因此有k≥5,
(ⅱ)当x1<0时,q′(x)在(-∞,0)上单调递减,
所以要使q′(x2)=q′(x1)成立,只能x2>0且A⊆B,
因此k≤5,综合(ⅰ)(ⅱ)k=5;
当k=5时A=B,则∀x1<0,q′(x1)∈B=A,即∃x2>0,
使得q′(x2)=q′(x1)成立,
因为q′(x)在(0,+∞)上单调递增,所以x2的值是唯一的;
同理,∀x1<0,即存在唯一的非零实数x2(x2≠x1),
要使q′(x2)=q′(x1)成立,所以k=5满足题意.

点评:
本题考点: 利用导数研究函数的单调性;函数的单调性与导数的关系.

考点点评: 本题主要考查导函数的正负与原函数的单调性之间的关系,即当导函数大于0时原函数单调递增,当导函数小于0时原函数单调递减,同时考查了分析与解决问题的综合能力,属于中档题.

1年前

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