问题 解答题
已知函数f(x)=3x2-2(k2-k+1)x+5,g(x)=2k2x+k,其中k∈R.
(1)设函数p(x)=f(x)+g(x).若p(x)在(0,3)上有零点,求k的取值范围;
(2)设函数q(x)=
g(x),x≥0
f(x),x<0
是否存在k,对任意给定的非零实数x1,存在惟一的非零实数x2(x2≠x1),使得q(x2)=q(x1)?若存在,求k的值;若不存在,请说明理由.
答案

(1)∵f(x)=3x2-2(k2-k+1)x+5,g(x)=2k2x+k,

p(x)在(0,3)上有零点,

∴p(x)=f(x)+g(x)=3x2+2(k-1)x+k+5在(0,3)上有零点.

∴△=(4k2-8k+4)-12k-60≥0,解得 k≤-2,或 k≥7.

若p(x)在(0,3)上有唯一零点,则 p(0)p(3)=(k+5)(7k+26)<0 ①,

△>0
P(0)=0
P(3)>0
 ②,或
△>0
P(0)>0
P(3)=0
③,或
P(0)>0
P(3)>0
△=0
 ④.

解①得-

26
7
<k<-5,解②得k∈∅,解③得k=-
26
7
,解④可得 k=-2,或k=7.

若p(x)在(1,4)上有2个零点,则有

△>0
p(0)>0
P(3)>0
0<
1-k
3
<3
,解得-
26
7
<k≤-2.

综上所述,实数k的取值范围为[-

26
7
,-2].

(2)函数q(x)=

g(x),x≥0
f(x),x<0

即q(x)=

2k2x+k,x≥0
3x2-2(k2-k+1)x+5,x<0

显然,k=0不满足条件,故k≠0.

当x≥0时,q(x)=2k2x+k∈[k,+∞).

当x<0时,q(x)=3x2-2(k2-k+1)x+5∈(5,+∞).

记A=[k,+∞),B∈(15,+∞).

①当x2>0时,q(x)在(0,+∞)上是增函数,

要使q(x2)=q(x1),则x1<0,且A⊆B,故k≥5;

②当x2<0时,q(x)在(-∞,0)上是减函数,

要使q(x2)=q(x1),则x1>0,且B⊆A,故k≤5;

综上可得,k=5满足条件.

故存在k=5,对任意给定的非零实数x1,存在惟一的非零实数x2(x2≠x1),使得q(x2)=q(x1).

单项选择题
单项选择题 案例分析题