题目内容

已知f(x)是二次函数,不等式f(x)<0的解集是(0,5)且f(x)在区间[-1,4]上的最大值是12.

(1)求f(x)的解析式;

(2)是否存在实数m,使得方程f(x)+=0在区间(m,m+1)内有且只有两个不等的实数根?若存在,求出m的取值范围;若不存在,说明理由.

思路分析:将二次函数的图象(抛物线)与相应的一元二次方程、一元二次不等式联系起来分析是问题(1)得以解决的法宝;从题设的二次函数的图象(抛物线)的几何特征,可知抛物线的对称轴为x=,且通过(-1,12)点,进而求出该函数的表示式;是否存在唯一的自然数m=3,使得方程h(x)=2x3-10x2+37=0在区间(m,m+1)内有且只有两个不同的实数根.

解:(1)f(x)=-x2+8x=-(x-4)2+16.

当t+1<4即t<3时,f(x)在[t,t+1]上单调递增,

h(t)=f(t+1)=-(t+1)2+8(t+1)=-t2+6t+7;

当t≤4≤t+1,即3≤t≤4时,h(t)=f(4)=16;

当t>4时,f(x)在[t,t+1]上单调递减,h(t)=f(t)=-t2+8t.

综上,h(t)=

(2)函数y=f(x)的图象与y=g(x)的图象有且只有三个不同的交点,即函数

φ(x)=g(x)-f(x)的图象与x轴的正半轴有且只有三个不同的交点.

Qφ(x)=x2-8x+6lnx+m,

∴φ′(x)=2x-8+(x>0).

当x∈(0,1)时,φ′(x)>0,φ(x)是增函数;

当x∈(0,3)时,φ′(x)<0,φ(x)是减函数;

当x∈(3,+∞)时,φ′(x)>0,φ(x)是增函数;

当x=1或x=3时,φ′(x)=0.

φ(x)最大值=φ(1)=m-7,φ(x)最小值=φ(3)=m+6ln3-15.

Q当x充分接近0时,φ(x)<0,当x充分大时,φ(x)>0

要使φ(x)的图象与x轴正半轴有三个不同的交点,必须且只须

即7<m<15-6ln3.

所以存在实数m,使得函数y=f(x)与y=g(x)的图象有且只有三个不同的交点,m的取值范围为(7,15-6ln3).

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