题目内容
【题目】已知函数f(x)=x++2(m为实常数).
(1)若函数f(x)图象上动点P到定点Q(0,2)的距离的最小值为,求实数m的值;
(2)若函数y=f(x)在区间[2,+∞)上是增函数,试用函数单调性的定义求实数m的取值范围;
(3)设m<0,若不等式f(x)≤kx在x∈[,1]时有解,求k的取值范围.
【答案】(1) 或;(2)(-∞,4];(3)答案见解析.
【解析】试题分析:
(1)设P(x,y),结合两点之间距离公式有: ,求解关于实数的方程可得或;
(2)由题意知,任取x1,x2∈[2,+∞),且x1<x2,有f(x2)-f(x1)=(x2-x1)·>0.则m<x1x2.据此可得m的取值范围是(-∞,4].
(3)由f(x)≤kx分离参数可得: 在上能成立,换元令,结合二次函数的性质可得:
当时,k∈[4m+5,+∞);
当时,k∈[m+3,+∞).
试题解析:
(1)设P(x,y),则y=x++2,
PQ2=x2+(y-2)2=x2+(x+)2
=2x2++2m≥2|m|+2m=2,
当m>0时,解得m=-1;
当m<0时,解得m=--1.
所以m=-1或m=--1.
(2)由题意知,任取x1,x2∈[2,+∞),且x1<x2,
则f(x2)-f(x1)=x2++2-(x1++2)=(x2-x1)·>0.
因为x2-x1>0,x1x2>0,
所以x1x2-m>0,即m<x1x2.
由x2>x1≥2,得x1x2>4,所以m≤4.
所以m的取值范围是(-∞,4].
(3)由f(x)≤kx,得x++2≤kx.
因为x∈[,1],所以k≥++1.
令t=,则t∈[1,2],
所以k≥mt2+2t+1.
令g(t)=mt2+2t+1,t∈[1,2],
于是,要使原不等式在x∈[,1]时有解,当且仅当k≥[g(t)]min(t∈[1,2]).
因为m<0,
所以g(t)=m(t+)2+1-的图象开口向下,
对称轴为直线t=->0.
因为t∈[1,2],所以当0<-≤,
即m≤-时,g(t)min=g(2)=4m+5;
当->,即-<m<0时,
g(t)min=g(1)=m+3.
综上,当m≤-时,k∈[4m+5,+∞);
当-<m<0时,k∈[m+3,+∞).