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=
或-5
(舍);5
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,
则
或h(0)•h(1)<0,即m=0<m<1 △=4m2-4(m2+2m-1)=0
或(m2+2m-1)m2<0,所以m=1 2
或-1-1 2
<m<-1+2
,且m≠0,2
所以m的取值范围为:m=
或m∈(-1-1 2
,0)∪(0,-1+2
).2