问题 解答题
已知二次函数f(x)=x2+ax+m+1,关于x的不等式f(x)<(2m-1)x+1-m2的解集为(m,m+1),其中m为非零常数.设g(x)=
f(x)
x-1

(1)求a的值;
(2)k(k∈R)如何取值时,函数φ(x)=g(x)-kln(x-1)存在极值点,并求出极值点.
答案

(1)∵关于x的不等式f(x)<(2m-1)x+1-m2的解集为(m,m+1),

即不等式x2+(a+1-2m)x+m2+m<0的解集为(m,m+1),

∴x2+(a+1-2m)x+m2+m=(x-m)(x-m-1).

∴x2+(a+1-2m)x+m2+m=x2-(2m+1)x+m(m+1).

∴a+1-2m=-(2m+1).

∴a=-2.

(2)由(1)得g(x)=

f(x)
x-1
=
x2-2x+m+1
x-1
=(x-1)+
m
x-1

∴φ(x)=g(x)-kln(x-1)=(x-1)+

m
x-1
-kln(x-1)的定义域为(1,+∞).

∴φ'(x)=1-

m
(x-1)2
-
k
x-1
=
x2-(2+k)x+k-m+1
(x-1)2

方程x2-(2+k)x+k-m+1=0(*)的判别式△=(2+k)2-4(k-m+1)=k2+4m.

①当m>0时,△>0,

方程(*)的两个实根为x1=

2+k-
k2+4m
2
<1,x2=
2+k+
k2+4m
2
>1

则x∈(1,x2)时,φ'(x)<0;x∈(x2,+∞)时,φ'(x)>0.

∴函数φ(x)在(1,x2)上单调递减,在(x2,+∞)上单调递增.

∴函数φ(x)有极小值点x2

②当m<0时,由△>0,得k<-2

-m
k>2
-m

k<-2

-m
,则x1=
2+k-
k2+4m
2
<1
x2=
2+k+
k2+4m
2
<1

故x∈(1,+∞)时,φ'(x)>0,

∴函数φ(x)在(1,+∞)上单调递增.

∴函数φ(x)没有极值点.

k>2

-m
时,x1=
2+k-
k2+4m
2
>1
x2=
2+k+
k2+4m
2
>1

则x∈(1,x1)时,φ'(x)>0;x∈(x1,x2)时,φ'(x)<0;x∈(x2,+∞)时,φ'(x)>0.

∴函数φ(x)在(1,x1)上单调递增,在(x1,x2)上单调递减,在(x2,+∞)上单调递增.

∴函数φ(x)有极小值点x2,有极大值点x1

综上所述,当m>0时,k取任意实数,函数φ(x)有极小值点x2

当m<0时,k>2

-m
,函数φ(x)有极小值点x2,有极大值点x1

(其中x1=

2+k-
k2+4m
2
x2=
2+k+
k2+4m
2
).

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