问题
解答题
已知函数f(x)=
(1)求函数f(x)的解析式; (2)实数m满足什么条件时,函数f(x)在区间(m,2m+1)上单调递增? (3)是否存在这样的实数m,同时满足:①m≤1;②当x∈(-∞,m]时,f(x)≥m恒成立.若存在,请求出m的取值范围;若不存在,说明理由. |
答案
(1)已知函数f(x)=
,ax x2+b
∴f′(x)=
.…(2分)a(x2+b)-ax(2x) (x2+b)2
又函数f(x)在x=1处取得极值2,
∴
,f′(1)=0 f(1)=2
即
⇒a(1+b)-2a=0
=2a 1+b
,a=4 b=1.
∴f(x)=
.…(4分)4x x2+1
(2)由f′(x)=
=4(x2+1)-4x(2x) (x2+1)2
=0⇒x=±1.…(5分)4(1-x2) (x2+1)2
x | (-∞,-1) | -1 | (-1,1) | 1 | (1,+∞) |
f'(x) | - | 0 | + | 0 | - |
f(x) | 单调递减 | 极小值-2 | 单调递增 | 极大值2 | 单调递减 |
4x |
x2+1 |
若(m,2m+1)为函数f(x)的单调增区间,
则有
,m≥-1 2m+1≤1 2m+1>m
解得-1<m≤0.
即m∈(-1,0]时,(m,2m+1)为函数f(x)的单调增区间.…(9分)
(3)分两种情况讨论如下:
①当m≤-1时,由(2)得f(x)在(-∞,m]单调递减,
要使f(x)≥m恒成立,
必须f(x)min=f(m)=
≥m,…(10分)4m m2+1
因为m≤-1,
∴
≤1,即m2+1≥4,4 m2+1 ∴m2≥3
∴m≥
(舍去)或者m≤-3
…(12分)3
②当-1<m<1时,
由(2)得f(x)在(-∞,-1)单调递减,在(-1,m]单调递增,
要使f(x)≥m恒成立,
必须f(x)min=f(-1)=-2≥m,
故此时不存在这样的m值.
综合①②得:满足条件的m的取值范围是m≤-
. …(14分)3