问题 解答题

设关于x的函数f(x)=-cos2x-2msinx+m2+2m的最小值是m的函数,记为g(m).

(1)求g(m)的解析表达式;

(2)当g(m)=5时,求m的值;

(3)如果方程f(x)=0在x∈(0,π)有两不相等的解,求实数m的取值范围.

答案

(1)f(x)=sin2x-2msinx+m2+2m-1,

令t=sinx,则t∈[-1,1],

则函数可变为h(t)=t2-2mt+m2+2m-1=(t-m)2+2m-1,

图象开口向上,对称轴为t=m,

①当m<-1时,g(m)=h(-1)=m2+4m;

②当-1≤m≤1时,g(m)=h(m)=2m-1;

③当m>1时,g(m)=h(1)=m2

所以g(m)=

m2+4m,m<-1
2m-1,-1≤m≤1
m2,m>1

(2)当g(m)=5时,

若m<-1,有m2+4m=5,解得m=-5或m=1(舍);

若-1≤m≤1,有2m-1=5,解得m=3(舍);

若m>1,有m2=5,解得m=

5
或-
5
(舍);

综上知,m=-5或m=

5

(3)方程f(x)=0在x∈(0,π)有两不相等的解,由(1)知:等价于h(t)=t2-2mt+m2+2m-1=0在t∈(0,1)上有一解,

0<m<1
△=4m2-4(m2+2m-1)=0
或h(0)•h(1)<0,即m=
1
2
或(m2+2m-1)m2<0,所以m=
1
2
或-1-
2
<m<-1+
2
,且m≠0,

所以m的取值范围为:m=

1
2
或m∈(-1-
2
,0)∪(0,-1+
2
).

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