问题 解答题

已知函数f(x)=-x2+8x,g(x)=6lnx+m.

(I)求f(x)在区间[t,t+1]上的最大值h(t);

(II)是否存在实数m,使得y=f(x)的图象与y=g(x)的图象有且只有三个不同的交点?若存在,求出m的取值范围;若不存在,说明理由.

答案

(I)f(x)=-x2+8x=-(x-4)2+16.

当t+1<4,即t<3时,f(x)在[t,t+1]上单调递增,

h(t)=f(t+1)=-(t+1)2+8(t+1)=-t2+6t+7;

当t≤4≤t+1,即3≤t≤4时,h(t)=f(4)=16;

当t>4时,f(x)在[t,t+1]上单调递减,

h(t)=f(t)=-t2+8t.

综上,h(t)=

-t2+6t+7,t<3
16,3≤t≤4
-t2+8t,t>4

(II)函数y=f(x)的图象与y=g(x)的图象有且只有三个不同的交点,

即函数m(x)=g(x)-f(x)的图象与x轴的正半轴有且只有三个不同的交点.

∵m(x)=x2-8x+6lnx+m,

ϕ′(x)=2x-8+

6
x
=
2x2-8x+6
x
=
2(x-1)(x-3)
x
(x>0),

当x∈(0,1)时,m'(x)>0,m(x)是增函数;

当x∈(1,3)时,m'(x)<0,m(x)是减函数;

当x∈(3,+∞)时,m'(x)>0,m(x)是增函数;

当x=1,或x=3时,m'(x)=0.

∴m(x)最大值=m(1)=m-7,m(x)最小值=m(3)=m+6ln3-15.

∵当x充分接近0时,m(x)<0,当x充分大时,m(x)>0.

∴要使m(x)的图象与x轴正半轴有三个不同的交点,必须且只须

ϕ(x)最大值=m-7>0
ϕ(x)最小值=m+6ln3-15<0

即7<m<15-6ln3.

∴存在实数m,使得函数y=f(x)与y=g(x)的图象有且只有三个不同的交点,m的取值范围为(7,15-6ln3).

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