问题 解答题
已知函数f(x)=
ax
x+b
,且f(1)=1,f(-2)=4.
(1)求a、b的值;
(2)已知定点A(1,0),设点P(x,y)是函数y=f(x)(x<-1)图象上的任意一点,求|AP|的最小值,并求此时点P的坐标;
(3)当x∈[1,2]时,不等式f(x)≤
2m
(x+1)|x-m|
恒成立,求实数m的取值范围.
答案

(1)由f(1)=1,f(-2)=4.

a=b+1
-2a=4b-8

解得:

a=2
b=1
(3分)

(2)由(1)f(x)=

2x
x+1

所以|AP|2=(x-1)2+y2=(x-1)2+4(

x
x+1
)2

令x+1=t,t<0,

|AP|2=(t-2)2+4(1-

1
t
)2=t2+
4
t2
-4(t+
2
t
)+8

=(t+

2
t
)2-4(t+
2
t
)+4=(t+
2
t
-2)2

因为x<-1,所以t<0,

所以,当t+

2
t
≤-2
2

所以|AP|2≥(-2

2
-2)2,(8分)

即AP的最小值是2

2
+2,此时t=-
2
x=-
2
-1

点P的坐标是(-

2
-1,2+
2
).(9分)

(3)问题即为

2x
x+1
2m
(x+1)|x-m|
对x∈[1,2]恒成立,

也就是x≤

m
|x-m|
对x∈[1,2]恒成立,(10分)

要使问题有意义,0<m<1或m>2.

法一:在0<m<1或m>2下,问题化为|x-m|≤

m
x
对x∈[1,2]恒成立,

m-

m
x
≤x≤
m
x
+m对x∈[1,2]恒成立,mx-m≤x2≤mx+m对x∈[1,2]恒成立,

①当x=1时,

1
2
≤m<1或m>2,

②当x≠1时,m≥

x2
x+1
m≤
x2
x-1
对x∈(1,2]恒成立,

对于m≥

x2
x+1
对x∈(1,2]恒成立,等价于m≥(
x2
x+1
)max

令t=x+1,x∈(1,2],则x=t-1,t∈(2,3],

x2
x+1
=
(t-1)2
t
=t+
1
t
-2,t∈(2,3]递增,

(

x2
x+1
)max=
4
3
m≥
4
3
,结合0<m<1或m>2,

∴m>2

对于m≤

x2
x-1
对x∈(1,2]恒成立,等价于m≤(
x2
x-1
)min

令t=x-1,x∈(1,2],则x=t+1,t∈(0,1],

x2
x-1
=
(t+1)2
t
=t+
1
t
+2,t∈(0,1]递减,

(

x2
x-1
)min=4,

∴m≤4,

∴0<m<1或2<m≤4,

综上:2<m≤4(16分)

法二:问题即为

2x
x+1
2m
(x+1)|x-m|
对x∈[1,2]恒成立,

也就是x≤

m
|x-m|
对x∈[1,2]恒成立,(10分)

要使问题有意义,0<m<1或m>2.

故问题转化为x|x-m|≤m对x∈[1,2]恒成立,

令g(x)=x|x-m|

①若0<m<1时,由于x∈[1,2],故g(x)=x(x-m)=x2-mx,g(x)在x∈[1,2]时单调递增,

依题意g(2)≤m,m≥

4
3
,舍去;

②若m>2,由于x∈[1,2],故g(x)=x(m-x)=-(x-

m
2
)2+
m2
4

考虑到

m
2
>1,再分两种情形:

(ⅰ)1<

m
2
≤2,即2<m≤4,g(x)的最大值是g(
m
2
)=
m2
4

依题意

m2
4
≤m,即m≤4,

∴2<m≤4;

(ⅱ)

m
2
>2,即m>4,g(x)在x∈[1,2]时单调递增,

故g(2)≤m,

∴2(m-2)≤m,

∴m≤4,舍去.

综上可得,2<m≤4(16分)

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