问题 解答题

已知函数f(x)=|x-m|,函数g(x)=xf(x)+m2-7m.

(1)若m=1求不等式g(x)≥0的解集;

(2)求函数g(x)在[3,+∞)上的最小值;

(3)若对任意x1∈(-∞,4],均存在x2∈[3,+∞),使得f(x1)>g(x2)成立,求实数m的取值范围.

答案

(1)当m=1时,g(x)=xf(x)+m2-7m=x|x-1|-6.

不等式g(x)≥0,即x|x-1|-6≥0,

①当x≥1时,不等式转化为x2-x-6≥0,解之得x≥3或x≤-2

因为x≤-2不满足x≥1,所以此时x≥3

②当x<1时,不等式转化为-x2+x-6≥0,不等式的解集是空集

综上所述,不等式g(x)≥0的解集为[3,+∞);

(2)g(x)=xf(x)+m2-7m=

(x-
m
2
)2+
3
4
m2-7m       x≥m
-(x-
m
2
)2+
5
4
m2-7m      x<m

∴当m>0时,g(x)在区间(-∞,

m
2
)和(m,+∞)上是增函数;(
m
2
,m)上是减函数;

当m<0时,g(x)在区间(-∞,m)和(

m
2
,+∞)上是增函数;(m,
m
2
)上是减函数;

当m=0时,g(x)在区间(-∞,+∞)上是增函数.

∵定义域为x∈[3,+∞),

∴①当m≤3时,g(x)在区间[3,+∞)上是增函数,得g(x)的最小值为g(3)=m2-10m+9;

②当m>3时,因为g(0)=g(m)=m2-7m,结合函数g(x)的单调性,得g(3)>g(m)

∴g(x)的最小值为g(m)=m2-7m.

综上所述,得g(x)的最小值为

m2-10m+9      m≤3
m2-7m            m>3

(3)f(x)=

x-m      x≥m
m-x      x<m

因为x∈(-∞,4],所以当m<4时,f(x)的最小值为f(m)=0;

当m≥4时,f(x)的最小值为f(4)=m-4.

由题意,f(x)在(-∞,4]上的最小值大于g(x)在[3,+∞)上的最小值,结合(2)得

①当m≤3时,由0>m2-10m+9,得1<m<9,故1<m≤3;

②当3<m<4时,由0>m2-7m,得1<m<7,故3<m<4;

③当m≥4时,由m-4>m2-7m,得4-2

3
<m<4+2
3
,故4≤mm<4+2
3

综上所述,实数m的取值范围是(1,4+2

3

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