问题 解答题
已知函数f(x)=
1
3
x3-
(k+1)
2
x2,g(x)=
1
3
-kx且f(x)在区间(2,+∞)上为增函数.
(1)求k的取值范围;
(2)若函数f(x)与g(x)的图象有三个不同的交点,求实数k的取值范围.
答案

(1)由题意f′(x)=x2-(k+1)x,

因为f(x)在区间(2,+∞)上为增函数,

所以f′(x)=x2-(k+1)x≥0在(2,+∞)上恒成立,即k+1≤x恒成立,

又x>2,所以k+1≤2,故k≤1,

当k=1时,f′(x)=x2-2x=(x-1)2-1在x∈(2,+∞)恒大于0,故f(x)在(2,+∞)上单增,符合题意.

所以k的取值范围为k≤1.

(2)设h(x)=f(x)-g(x)=

x3
3
-
(k+1)
2
x2+kx-
1
3

h′(x)=x2-(k+1)x+k=(x-k)(x-1),

令h′(x)=0得x=k或x=1,由(1)知k≤1,

①当k=1时,h′(x)=(x-1)2≥0,h(x)在R上递增,显然不合题意;

②当k<1时,h(x),h′(x)随x的变化情况如下表:

由于

k-1
2
>0,欲使f(x)与g(x)图象有三个不同的交点,

即方程f(x)=g(x),也即h(x)=0有三个不同的实根.

故需-

k3
6
+
k2
2
-
1
3
>0即(k-1)(k2-2k-2)<0,

所以

k<1
k2-2k-2>0
,解得k<1-
3

综上,所求k的范围为k<1-

3

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