问题 解答题
设函数f(x)=-cos2x-4t•sin
x
2
cos
x
2
+2t2-6t+2(x∈R)

(1)当t=1时,求f(x)的最小值;
(2)若t∈R,将f(x)的最小值记为g(t),求g(t)的表达式;
(3)当-1≤t≤1时,关于t的方程g(t)=kt有且只有一个实根,求实数k的取值范围.
答案

(1)当t=1时,f(x)=-cos2x-2sinx+2-6+2=sin2x-2sinx-3=(sinx-1)2-4,

故当sinx=1时,f(x)有最小值等于-4.

(2)若t∈R,∵f(x)=-cos2x-2tsinx+2t2-6t+2=sin2x-2tsinx+2t2-6t+1=(sinx-t)2+t2-6t+1,

且-1≤sinx≤1.

当t<-1时,则当sinx=-1时,f(x)取得最小值g(t)=(-1-t)2+t2-6t+1=2t2-4t+2.

当-1≤t≤1时,则当sinx=t时,f(x)的最小值g(t)=t2-6t+1.

当t>1时,则当sinx=1时,f(x)的最小值g(t)=(1-t)2+t2-6t+1=2t2-8t+2.

综上,g(t)=

2t2- 4t  + 2 ,   t <-1
t2- 6t + 1   , -1≤t ≤1
2t2- 8t +2 ,   t >1

(3)当-1≤t≤1时,关于t的方程g(t)=kt 即 t2-6t+1=kt.由题意可得 

关于t的方程 t2-6t+1-kt=0 在[-1,1]内有且只有一个实根,

①当△=(6+k)2-4=0时,应有-1≤

6+k
2
≤1,解得  k=-4,或k=-8.

若 k=-4,方程有两个相等的根t=1,若 k=-8,方程有两个相等的根t=-1.

②当△=(6+k)2-4>0时,即 k<-8,或k>-4时,

令h(t)=t2-6t+1-kt,由题意可得  h(-1)h(1)=(k+8)(-k-4)<0,解得 k<-8,或 k>-4.

综合①②可得,当k≥-4,或k≤-8 时,关于t的方程g(t)=kt有且只有一个实根.

故所求的实数k的取值范围为(-∞,-8[∪[-4,+∞).

单项选择题
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