问题 解答题

设函数f(x)=tx2+2t2x+t-1(x∈[-1,1]).

(1)若t>0,求f(x)的最小值h(t);

(2)对于(1)中的h(t),若t∈(0,2]时,h(t)<-2t+m2+4m恒成立,求实数m的取值范围.

答案

(1)∵f(x)=t(x+t)2-t3+t-1,

①若-t<-1,即t>1时,f(x)在[-1,1]上单调递增,f(x)的最小值为f(-1)=-2t2+2t-1;

②若-1≤-t<0,即0<t≤1时,则f(x)在[-1,1]上的最小值为f(-t)=-t3+t-1;

h(t)=

-t3+t-1
-2t2+2t-1
t∈(0, 1]
  t∈(1,+∞)
.                (6分)

(2)令g(t)=h(t)+2t=

-t3+3t-1
-2t2+4t-1
t∈(0, 1]
  t∈(1, 2]
.  (7分)

①0<t≤1时,由g′(t)=-3t2+3≥0,

∴g(t)在(0,1]单调递增;(9分)

②1<t≤2时,g(t)=-2t2+4t-1=-2(t-1)2+1g(t)在(1,2]上单调递减,

由①、②可知,g(t)在区间(0,2]上的最大值为g(1)=1.(11分)

所以h(t)<-2t+m2+4m在(0,2]内恒成立,等价于g(t)<m2+4m在(0,2]内恒成立,

即只要1<m2+4m,

解m2+4m-1>0得:m<-2-

5
m>-2+
5

所以m的取值范围为(-∞, -2-

5
)∪(-2+
5
, +∞).        (14分)

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