问题 解答题

(附加题)已知函数f(x)=x2-2kx+k+1.

(Ⅰ)若函数在区间[1,2]上有最小值-5,求k的值.

(Ⅱ)若同时满足下列条件①函数f(x)在区间D上单调;②存在区间[a,b]⊆D使得f(x)在[a,b]上的值域也为[a,b];则称f(x)为区间D上的闭函数,试判断函数f(x)=x2-2kx+k+1是否为区间[k,+∞)上的闭函数?若是求出实数k的取值范围,不是说明理由.

答案

(Ⅰ) f(x)=x2-2kx+k+1=(x-k)2-k2+k+1,对称轴x=k.

①当k<1时,fmin(x)=f(1)=1-2k+k+1=-5,解得k=7,(舍去)

②当1≤k≤2时,fmin(x)=f(k)=-k2+k+1=-5,解得k=-2或3,(舍去)

③当k>2时,fmin(x)=f(2)=4-4k+k+1=-5,解得k=

10
3

综合①②③可得k=

10
3
.-------(4分)

(Ⅱ)当k∈(-1,-

3
2
)∪(
3
2
,1)时,函数f(x)=x2-2kx+k+1在[k,+∞)上是闭函数.--------(6分)

∵函数开口向上且对称轴为x=k,∴f(x)=x2-2kx+k+1在[k,+∞)上单调递增.

设存在区间[a,b]⊆[k,+∞)使得f(x)在[a,b]上的值域也为[a,b],

则有

a2-2ka+k+1=a
b2-2kb+k+1=b
,即方程x2-2kx+k+1=x在[k,+∞)有两不同实数根.---------(8分)

(2k+1)2-4(k+1)>0
2k+1
2
>k
k2-k(2k+1)+k+1>0
,解得-1<k<-
3
2
3
2
<k<1

∴k的取值范围为(-1,-

3
2
)∪(
3
2
,1)-----(10分)

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