已知m∈R,函數(shù)f(x)=x2-mx,g(x)=lnx.
(1)當(dāng)x∈[1,2]時,如果函數(shù)f(x)的最大值為f(1),求m的取值范圍;
(2)若對有意義的任意x,不等式f(x)>g(x)恒成立,求m的取值范圍;
(3)當(dāng)m在什么范圍內(nèi)取值時,方程f(x)=g(x)分別無實根?只有一實根?有兩個不同實根?
分析:(1)本問題求出函數(shù)的最值代入已知最大值為f(1),即可解得參數(shù)m的值,
(2)本題恒成立問題轉(zhuǎn)化為函數(shù)的最值來解答,具體方法是由f(x)>g(x)等價于x
2-mx>lnx,即
m<=x-,構(gòu)造出函數(shù)
t(x)=x-,利用導(dǎo)數(shù)工具可以求解.
(3)我們對本題可以這樣處理,想根據(jù)函數(shù)y=x
2,y=mx,y=lnx的圖象的增減性,判斷猜測出參數(shù)m取值時分別對應(yīng)方程的根的情況,然后來證明這個結(jié)論.證明時可利用新構(gòu)造的函數(shù)h(x)=f(x)-g(x),利用導(dǎo)數(shù)以及函數(shù)的單調(diào)性,求出函數(shù)的最值來判斷根x
0的性質(zhì)以辨別是否存在這個根.
解答:解:(1)函數(shù)f(x)=x
2-mx的圖象開口向上,函數(shù)在x=1或x=2處取得最大值,則f(1)≥f(2),1-m≥4-2m,得:m≥3.
(2)f(x)>g(x)等價于x
2-mx>lnx,其中x>0,即:由
m<=x-,令
t(x)=x-,得
t′(x)=,
當(dāng)x=1時t′(x)=0,當(dāng)x∈(0,1)時t′(x)<0;當(dāng)x∈(1,+∞)時t′(x)>0,m<t(x)
min=t(1)=1,∴m<1.
(3)設(shè)h(x)=f(x)-g(x)=x
2-mx-lnx,其中x>0.觀察得當(dāng)m=1時,方程f(x)=g(x)即為:x
2-x-lnx=0的一個根為x=1.猜測當(dāng)m<1,m=1,m>1時方程分別無根,只有一個根,有且只有兩個根.
證明:∵h(yuǎn)′(x)=
2x-m-==0,等價于2x
2-mx-1=0此方程有且只有一個正根為
x0=,
且當(dāng)x∈(0,x
0)時,h′(x)<0;當(dāng)x∈(x
0,+∞)時,h′(x)>0,函數(shù)只有一個極值h(x)
min=h(x
0)=x
02-mx
0-lnx
0.
1°當(dāng)m<1時,由(2)得f(x)>g(x)恒成立,方程無解.
2°當(dāng)m=1時,x
0=1,h(x)
min=h(1)=0,則h(x)≥h(x)
min=0,當(dāng)且僅當(dāng)x=1時,h(x)=0,此時只有一個根x=1.
3°當(dāng)m>1時,
x0=,關(guān)于m在(1,+∞)上遞增,∴x
0∈(1,+∞)時lnx
0>0,∵m>1?1<m
2?8<8m
2?m
2+8<9m
2?
<3m?
m+<4m?
< m?x
0<m.∴h(x)
min=h(x
0)=x
02-mx
0-lnx
0=x
0(x
0-m)-lnx
0<0.證畢
點評:本題考查二次函數(shù)在定區(qū)間上的最值問題,函數(shù)類型簡單,是一個二次函數(shù),第一問的設(shè)計很容易,后面兩問的綜合性較強,對學(xué)生的邏輯思維能力,運算能力有很好的鍛煉價值,本題第二小題是一個恒成立的問題,求參數(shù)的范圍,一般轉(zhuǎn)化最值問題來求解,本題第三問也是構(gòu)造函數(shù)來解答,轉(zhuǎn)化為利用導(dǎo)數(shù)研究新構(gòu)造的函數(shù)的單調(diào)性求出函數(shù)的最值,結(jié)合最值來判斷根的存在與否.本題對運算能力有一定的要求,解題時一定要嚴(yán)謹(jǐn).考查的思想方法有分類討論,構(gòu)造函數(shù)等方法思想.