问题 解答题
已知函数f(x)=
4x+k•2x+1
4x+2x+1

(1)若对于任意的x∈R,f(x)>0恒成立,求实数k的取值范围;
(2)若f(x)的最小值为-3,求实数k的取值范围;
(3)若对于任意的x1、x2、x3,均存在以f(x1)、f(x2)、f(x3)为三边长的三角形,求实数k的取值范围.
答案

(1)设t=2x,则y=

t2+kt+1
t2+t+1
(t>0),

∵y>0恒成立,∴t>0时,t2+kt+1>0恒成立,

即t>0时,k>-(t+

1
t
)恒成立,

∵t>0时,t+

1
t
≥2,∴-(t+
1
t
)≤-2,

当t=

1
t
,即t=1时,-(t+
1
t
)有最大值为-2,

∴k>-2;

(2)f(x)=

4x+2x+1+(k-1)2x
4x+2x+1
=1+
k-1
2x+
1
2x
+1

令t=2x+

1
2x
+1≥3,则y=1+
k-1
t
(t≥3),

当k-1>0,即k>1时,y∈(1,

k+2
3
],无最小值,舍去;

当k-1=0,即k=1时,y∈{1},最小值不是-3,舍去;

当k-1<0,即k<1时,y∈[

k+2
3
,1),

最小值为

k+2
3
=-3得k=-11;

综上k=-11.

(3)因对任意实数x1、x2、x3,都存在以f(x1)、f(x2)、f(x3)为三边长的三角形,故f(x1)+f(x2)>f(x3)对任意的x1、x2、x3∈R恒成立.

当k>1时,∵2<f(x1)+f(x2)≤

2k+4
3
且1<f(x3)≤
k+2
3
,故
k+2
3
≤2,∴1<k≤4;

当k=1时,∵f(x1)=f(x2)=f(x3)=1,满足条件;

当k<1时,∵

2k+4
3
≤f(x1)+f(x2)<2,且
k+2
3
≤f(x3)<1,故
2k+4
3
≥1,∴-
1
2
≤k<1;

综上所述:-

1
2
≤k≤4.

单项选择题
选择题