问题 选择题

已知函数f(x)=x(x-9)2,x∈[0,+∞)存在区间[a,b]⊆[0,+∞),使得函数f(x)在区间[a,b]上的值域为[ka,kb],则最小的k值为(  )

A.36

B.9

C.4

D.1

答案

∵函数f(x)=x(x-9)2=x3-18x2+81x

∴f′(x)=3x2-36x+81=3(x-9)(x-3),x∈[0,+∞),

∴当x∈[0,3]时f′(x)≥0,则函数在[0,3]上单调递增

当x∈[3,9]时f′(x)0,则函数在[3,9]上单调递减

当x∈(9,+∞)时f′(x)>0,则函数在(9,+∞)上单调递增

∴当x=3时,函数取极大值108,当x=9时,函数取极小值0.

(1)当a,b∈[0,3]时,f(x)在[0,3]上为增函数,

f(a)=a(a-9)2=ka
f(b)=b(b-9)2=kb

即在[0,3]上存在两个不等的实数使得(x-9)2=k

而y=(x-9)2在[0,3]上单调递减,故不存在满足条件的k值;

(2)当a,b∈[3,9]时,f(x)在[3,9]上为减函数,

f(a)=a(a-9)2=kb
f(b)=b(b-9)2=ka

即a=b,此时实数a,b的值不存在.

(3)当a,b∈(9,+∞)时,f(x)在(9,+∞)上为增函数,

f(a)=a(a-9)2=ka
f(b)=b(b-9)2=kb

即在(9,+∞)上存在两个不等的实数使得(x-9)2=k

而y=(x-9)2在(9,+∞)上单调递增,故不存在满足条件的k值;

(4)当a∈[0,3),b∈[3,9]时,3∈[a,b],f(3)=108=kb

∴k=

108
b
∈[12,36]

(5)当a∈(3,9),b∈[9,+∞)时,9∈[a,b],f(9)=0=ka

根据题意可知k>0

∴a=0,不可能成立

(6)令f(x)=x(x-9)2=108解得x=3或12

令f(x)=x(x-9)2=0解得x=0或9

①当a∈[0,3),b∈[9,12)时,

9∈[a,b],f(9)=0=ka,3∈[a,b],f(3)=108=kb

根据题意可知k>0

∴a=0,k=

108
b
∈[9,12]

②当a∈[0,3),b∈[12,+∞)时,

9∈[a,b],f(9)=0=ka,

根据题意可知k>0

∴a=0,

且f(b)=b(b-9)2=kb

k=(b-9)2≥9

综上所述:k∈[9,+∞)

故最小的k值为9

故选B.

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