Question

設(shè)f（x）=（k+1）x²-（2k+1）x+1，x∈R，若x∈（1，3），f（2^x-x）＞0恒成立，求k的取值范圍．

Answer 1

考點(diǎn)：函數(shù)恒成立問題

專題：函數(shù)的性質(zhì)及應(yīng)用,不等式的解法及應(yīng)用

分析：令t=2^x-x，可求1＜t＜5，原命題等價(jià)于等價(jià)于1＜t＜5時(shí)，f（t）＞0恒成立；即（k+1）t²-（2k+1）t+1＞0恒成立，再分三種情況討論二次函數(shù)得出結(jié)論．

解答： 解：令t=2^x-x，
t′=2^xln2-1，∵x＞1，∴2^x＞2，∴2xln2-1＞2ln2-1=ln

4

e

＞ln1=0，
∴x∈（1，3）時(shí)，t′＞0，∴t=2^x-x在x∈（1，3）上遞增，∴1＜t＜5，
故x∈（1，3），f（2^x-x）＞0恒成立，等價(jià)于1＜t＜5時(shí)，f（t）＞0恒成立；即（k+1）t²-（2k+1）t+1＞0恒成立，
當(dāng)k+1=0時(shí)，即k=-1時(shí)，不等式變?yōu)閠+1＞0，故1＜t＜5時(shí)，f（t）＞0恒成立；∴k=-1滿足要求；
當(dāng)k+1≠0時(shí)，令g（t）=（k+1）t²-（2k+1）t+1，對(duì)稱軸為x=1-

1

2(k+1)

，
①當(dāng)k+1＞0即k＞-1時(shí)，拋物線開口向上，對(duì)稱軸x=1-

1

2(k+1)

＜1，故函數(shù)在（1，5）遞增，只要g（1）＞0即可，
∴（k+1）-（2k+1）+1＞0，∴k＜1，
此時(shí)k的范圍為-1＜k＜1；
②當(dāng)k+1＜0即k＜-1時(shí)，拋物線開口向下，對(duì)稱軸x=1-

1

2(k+1)

＞1，又函數(shù)恒過（0，1），如圖：

只要g（5）＞0，∴（k+1）5²-5（2k+1）+1＞0，∴k＞-

7

5

此時(shí)k的范圍為-

7

5

＜k＜-1；
綜上，k的范圍為{k|-

7

5

＜k＜1}

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查函數(shù)與不等式之間的關(guān)系，綜合性較強(qiáng)，屬于較難的題目．