问题 解答题
已知函数f(x)=
ax
x2+b
在x=1处取得极值2.
(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)=

a(x2+b)-ax(2x)
(x2+b)2
.…(2分)

又函数f(x)在x=1处取得极值2,

f′(1)=0
f(1)=2

a(1+b)-2a=0
a
1+b
=2
a=4
b=1.

f(x)=

4x
x2+1
.…(4分)

(2)由f′(x)=

4(x2+1)-4x(2x)
(x2+1)2
=
4(1-x2)
(x2+1)2
=0⇒x=±1.…(5分)

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
所以f(x)=
4x
x2+1
的单调增区间为[-1,1].…(7分)

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)=

4m
m2+1
≥m,…(10分)

因为m≤-1,

4
m2+1
≤1,即m2+1≥4,
m2≥3

m≥

3
(舍去)或者m≤-
3
…(12分)

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≤-

3
.         …(14分)

单项选择题
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