问题 解答题
若函数fA(x)的定义域为A=[a,b),且fA(x)=(
x
a
+
b
x
-1)2-
2b
a
+1
,其中a、b为任意正实数,且a<b.
(1)当A=[4,7)时,研究fA(x)的单调性(不必证明);
(2)写出fA(x)的单调区间(不必证明),并求函数fA(x)的最小值、最大值;
(3)若x1∈Ik=[k2,(k+1)2),x2∈Ik+1=[(k+1)2,(k+2)2),其中k是正整数,对一切正整数k不等式fIk(x1)+fIk+1(x2)<m都有解,求m的取值范围.
答案

(1)当A=[1,4)时,fA=(x+

4
x
-1)2-7…(2分)

x+

4
x
∈[4,5],∴当x∈[1,2]时fA(x)是减函数,当x∈[2,4)时fA(x)是增函数 …(4分)

(2)fA(x)=(

x
a
+
b
x
-1)2-
2b
a
+1在x∈[a,
ab
]上fA是减函数;在x∈[
ab
,b)
上fA是增函数.

∴当x=

ab
fA(x)有最小值为(2
b
a
-1)2-
2b
a
+1=
2b
a
-4
b
a
+2=2(
b
a
-1)2
…(8分)

当x=a时fA(x)有最大值为(

b
a
)2-
2b
a
+1=
b2
a2
-
4b
a
+1=(
b
a
-1)2…(10分)

(3)当A=IkfIk(x)最小值为fIk(k(k+1))=

2
k2

当A=Ik+1fIk+1(x)最小值为fIk+1((k+1)(k+2))=

2
(k+1)2
…(12分)

m>

2
k2
+
2
(k+1)2
(k∈N*)…(14分)

设 t=

2
k2
+
2
(k+1)2
,(k∈N*),则  tmax=
5
2
,∴m>
5
2
…(16分)

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