题目内容
设函数,其中.
(I)若函数图象恒过定点P,且点P关于直线的对称点在的图象上,求m的值;
(Ⅱ)当时,设,讨论的单调性;
(Ⅲ)在(I)的条件下,设,曲线上是否存在两点P、Q,使△OPQ(O为原点)是以O为直角顶点的直角三角形,且斜边的中点在y轴上?如果存在,求a的取值范围;如果不存在,说明理由.
( I ) ;(Ⅱ)当m≥0时,在(0,+∞)上为增函数;当m<0时,在上为增函数,在上为减函数.(Ⅲ)存在,.
解析试题分析:( I )先求出定点P,然后找出点P关于直线的对称点代入,即得到;(Ⅱ)将代入,得到,再讨论m的取值范围,从而得到的单调性;(Ⅲ)先求出的表达式,再假设存在P、Q两点满足题意,由,讨论的范围,从而得到a的取值范围为.
试题解析:( I ) 令,则,即函数图象恒过定点P (2,0) (1分)
∴P (2,0)关于直线的对称点为(1,0) (2分)
又点(1,0)在的图象上,∴,∴ (3分)
(Ⅱ) ∵且定义域为 (4分)
∴ (5分)
∵x>0,则x+1>0
∴当m≥0时,此时在(0,+∞)上为增函数. (6分)
当m<0时,由得,由得
∴在上为增函数,在上为减函数. (7分)
综上,当m≥0时,在(0,+∞)上为增函数.
当m<0时,在上为增函数,在上为减函数. (8分)
(Ⅲ)由( I )知,,假设曲线上存在两点P、Q满足题意,则P、Q两点只能在轴两侧,设,则,
因为△OPQ(O为原点)是以O为直角顶点的直角三角形,
,即①
(1)当时,,此时方程①为,化简得.此方程无解,满足条件的P、Q不存在.
(2)当时,,此时方程①为,
即.
设,则,
显然当时,,即在上为增函数,所以的值域为.
所以当时方程①总有解.
综上,存在P、Q两点满足题意,则a的取值范围为.
考点:1.点关于直线对称;2.用导数研究函数的单调性;3.函数的单调性与值域.