问题
解答题
已知函数f(x)=
(Ⅰ)求函数f(x)的解析式; (Ⅱ)m满足什么条件时,区间(m,2m+1)为函数f(x)的单调增区间? (Ⅲ)设直线l为曲线f(x)=
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答案
(Ⅰ)已知函数f(x)=
,∴f′(x)=ax x2+b
.a(x2+b)-ax(2x) (x2+b)2
又函数f(x)在x=1处取得极值2,∴
即f′(1)=0 f(1)=2
⇒a(1+b)-2a=0
=2a 1+b a=4 b=1.
当a=4,b=1,∴f′(x)=
=4(x2+1)-4x(2x) (x2+1)2
,4(1-x2) (x2+1)2
当-1<x<1时,f'(x)>0,x>1时,f'(x)<0,∴f(x)在x=1处取得极值.∴f(x)=
.4x x2+1
(Ⅱ)由f′(x)=
=0⇒x=±1.4(x2+1)-4x(2x) (x2+1)2
x | (-∞,-1) | -1 | (-1,1) | 1 | (1,+∞) |
f'(x) | - | 0 | + | 0 | - |
f(x) | ↘ | 极小值-2 | ↗ | 极大值2 | ↘ |
4x |
x2+1 |
若(m,2m+1)为函数f(x)的单调增区间,则有
解得-1<m≤0.m≥-1 2m+1≤1 2m+1>m
即m∈(-1,0]时,(m,2m+1)为函数f(x)的单调增区间.
(Ⅲ)∵f(x)=
,∴f′(x)=4x x2+1
.4(x2+1)-4x(2x) (x2+1)2
设切点为P(x0,y0),则直线l的斜率为k=f′(x0)=
=4[4(x02+1)-8x02 (x02+1)2
-2 (x02+1)2
].1 x02+1
令
=t, t∈(0, 1],则直线l的斜率k=4(2t2-t),t∈(0,1],∴k∈[-1 x02+1
, 4].1 2