问题 解答题

已知函数f(x)=x|x2-3|,x∈[0,m],其中m∈R,且m>0,

(Ⅰ)若m<1,求证:函数f(x)是增函数;

(Ⅱ)如果函数f(x)的值域是[0,2],试求m的取值范围;

(Ⅲ)如果函数f(x)的值域是[0,λm2],试求实数λ的最小值。

答案

解:(Ⅰ)当m<1时,f(x)=x(3-x2)=3x-x3

因为f′(x)=3-3x2=3(1-x2)>0,

所以f(x)是增函数;

(Ⅱ)令g(x)=x|x2-3|,x≥0,

时,由g′(x)=3-3x2=0得x=1,

所以g(x)在[0,1]上是增函数,在上是减函数;

时,由g′(x) =3x2-3>0,所以g(x)在上是增函数,

所以当时,函数g(x)的最大值是g(1)=2,最小值是g(0)=

从而0<m<1均不符合题意,且均符合题意;

当x≥0时,在时,f(x)∈[0,2];

时,f(x)∈[0,f(m)];

这时f(x)的值域是[0,2]的充要条件是f(m)≤2,

即m3-3m≤2,(m-2)(m+1)2≤0,

解得

综上所述,m的取值范围是[1,2]。

(Ⅲ)据(Ⅱ)知,当0<m<1时,函数f(x)的最大值是f(m)=3m-m3

由题意知,3m-m3=λm2,即-m是减函数,

故λ的取值范围是(2,+∞);

当1≤m≤2时,函数f(x)的最大值是f(1)=2,

由题意知,2=λm2,即是减函数,故λ的取值范围是

当m>2时,函数f(x)的最大值是f(m)=m3-3m,

由题意知,m3-3m=λm2,即λ=m-是增函数,

故λ的取值范围是

综上所述,λ的最小值是,且此时m=2。

单项选择题
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