题目内容

3.已知函数y=x+$\frac{a}{x}$有如下性质:当a>0时,函数在(0,$\sqrt{a}$]单调递减,在[$\sqrt{a}$,+∞)单调递增.定义在(0,+∞)上的函数f(x)=|t(x+$\frac{4}{x}$)-5|,其中t>0.
(1)若函数f(x)分别在区间(0,2)和(2,+∞)上单调,求t的取值范围
(2)当t=1时,若方程f(x)-k=0有四个不相等的实数根x1,x2,x3,x4,求x1+x2+x3+x4的取值范围
(3)当t=1时,是否存在实数a,b且0<a<b≤2,使得f(x)在区间[a,b]上的取值范围是[ma,mb],若存在,求出实数m的取值范围;若不存在,请说明理由.

分析 (1)由题意得4t-5≥0,由此能求出t的取值范围.
(2)设x1<x2<x3<x4,则x1,x4是方程(x-$\frac{4}{x}$)-5-k=0的两个根,x2,x3是方程-(x+$\frac{4}{x}$)+5-k=0的两根,由此能求出x1+x2+x3+x4的范围.
(3)令f(x)=0,得x=1或x=4,推导出0<a<b<1或1<a<b≤2.由此利用分类讨论思想和构造法能求出存在满足条件的a,b,此时m的取值范围是[$\frac{1}{2}$,$\frac{9}{16}$).

解答 解:(1)由题意得y=t(x+$\frac{4}{x}$)-5在(0,2]递减,取值范围是[4t-5,+∞),
在[2,+∞)递增,取值范围是[4t-5,+∞),
∴4t-5≥0,解得t≥$\frac{5}{4}$,
∴t的取值范围是[$\frac{5}{4}$,+∞).
(2)t=1时,方程有四个不等实数根x1,x2,x3,x4,设x1<x2<x3<x4,
则x1,x4是方程(x-$\frac{4}{x}$)-5-k=0的两个根,
整理,得x2-(5+k)x+4=0,∴x1+x4=5+k,
同理,x2,x3是方程-(x+$\frac{4}{x}$)+5-k=0的两根,
整理,得x2-(5-k)x+4=0,∴x3+x4=5-k,
∴x1+x2+x3+x4=10.
(3)令f(x)=0,得x=1或x=4,
由a<b,ma<mb,得m>0,
若1∈[a,b],则ma=0,矛盾.
故0<a<b<1或1<a<b≤2.
当0<a<b<1时,f(a)=mb,f(b)=ma,
$\left\{\begin{array}{l}{a+\frac{4}{a}-5=mb}\\{b+\frac{4}{b}-5=ma}\end{array}\right.$,消m,得a+b=5,矛盾.
当1<a<b≤2时,f(a)=ma,f(b)=mb,
$\left\{\begin{array}{l}{-a-\frac{4}{a}+5=ma}\\{-b-\frac{4}{b}+5=mb}\end{array}\right.$,即a,b是方程(m+1)x2-5x+4=0在(1,2]上两个不等根,
记g(x)=(m+1)x2-5x+4,
则$\left\{\begin{array}{l}{g(1)>0}\\{g(2)>0}\\{25-16(m+1)>0}\\{1<\frac{5}{2(m+1)}<2}\end{array}\right.$,解得$\frac{1}{2}≤m<\frac{9}{16}$,
综上所述,存在满足条件的a,b,此时m的取值范围是[$\frac{1}{2}$,$\frac{9}{16}$).

点评 本题考查实数的取值范围的求法,是中档题,解题时要认真审题,注意分类讨论思想、构造法、函数性质的合理运用.

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