问题 解答题
已知k>0,函数f(x)=x3-3x+k,g(x)=
2kx-k
x2+2

(1)若对任意x1,x2∈[-1,1]都有f(x1)≥g(x2),求k的取值范围;
(2)若存在x1,x2∈[-1,1],使得f(x1)<g(x2),求k的取值范围.
答案

(1)f′(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1),

当x∈[-1,1]时,f′(x)≤0,所以f(x)在[-1,1]上单调递减,f(x)min=f(1)=k-2;

g′(x)=

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

当x∈[-1,1]时,g′(x)≥0,所以g(x)在[-1,1]上单调递增,g(x)max=g(1)=

k
3

对任意x1,x2∈[-1,1]都有f(x1)≥g(x2),等价于f(x)min≥g(x)max

即k-2≥

k
3
,解得k≥3.

所以k的取值范围是[3,+∞).

(2)由(1)知:f(x)在[-1,1]上单调递减,f(x)min=f(1)=k-2;

g(x)在[-1,1]上单调递增,g(x)max=g(1)=

k
3

存在x1,x2∈[-1,1],使得f(x1)<g(x2),等价于f(x)min<g(x)max

即k-2<

k
3
,解得0<k<3.

所以k的取值范围是(0,3).

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多项选择题