已知函数f(x)=4x+k•2x+14x+2x+1

已知函数f(x)=
4x+k•2x+1
4x+2x+1

(1)若对于任意的x∈R,f(x)>0恒成立,求实数k的取值范围;
(2)若f(x)的最小值为-3,求实数k的取值范围;
(3)若对于任意的x1、x2、x3,均存在以f(x1)、f(x2)、f(x3)为三边长的三角形,求实数k的取值范围.
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吃着葡萄游泳的鱼 幼苗

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解题思路:(1)换元,将f(x)解析式的分子分母转化为二次式,因为分母恒大于0,所以只需分子大于0,分离参数,利用均值不等式与不等式的性质得出右边式子的最大值,可得实数k的取值范围;
(2)将f(x)解析式用分离常数法变形,由均值不等式可得分母的取值范围,整个式子的取值范围由k-1的符号决定,故分为三类讨论,得出整个式子的取值范围,若有最小值,令其等于-3,求出实数k的取值范围;
(3)三条线段构成三角形的条件为两边之和大于第三边,得出f(x1)+f(x2)>f(x3)的不等式,由(2)知,f(x1)、f(x2)、f(x3)在三种不同情况下的范围,与(2)同样,分三种情况进行讨论,转化为f(x1)+f(x2)的最小值与f(x3)的最大值的不等式,进而求出实数k 的取值范围.

(1)设t=2x,则y=
t2+kt+1
t2+t+1(t>0),
∵y>0恒成立,∴t>0时,t2+kt+1>0恒成立,
即t>0时,k>-(t+[1/t])恒成立,
∵t>0时,t+[1/t]≥2,∴-(t+[1/t])≤-2,
当t=[1/t],即t=1时,-(t+[1/t])有最大值为-2,
∴k>-2;
(2)f(x)=
4x+2x+1+(k−1)2x
4x+2x+1=1+[k−1
2x+
1
2x+1,
令t=2x+
1
2x+1≥3,则y=1+
k−1/t](t≥3),
当k-1>0,即k>1时,y∈(1,[k+2/3]],无最小值,舍去;
当k-1=0,即k=1时,y∈{1},最小值不是-3,舍去;
当k-1<0,即k<1时,y∈[[k+2/3],1),
最小值为[k+2/3]=-3得k=-11;
综上k=-11.
(3)因对任意实数x1、x2、x3,都存在以f(x1)、f(x2)、f(x3)为三边长的三角形,故f(x1)+f(x2)>f(x3)对任意的x1、x2、x3∈R恒成立.
当k>1时,∵2<f(x1)+f(x2)≤[2k+4/3]且1<f(x3)≤[k+2/3],故[k+2/3]≤2,∴1<k≤4;
当k=1时,∵f(x1)=f(x2)=f(x3)=1,满足条件;
当k<1时,∵[2k+4/3]≤f(x1)+f(x2)<2,且[k+2/3]≤f(x3)<1,故[2k+4/3]≥1,∴-[1/2]≤k<1;
综上所述:-[1/2]≤k≤4.

点评:
本题考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用.

考点点评: 本题主要考查求参数的范围,注意把所给式子化繁为简,一般常用换元法,把不等式转化为求最值间的不等式,在求最值的过程中,若与参数有关,要进行分类讨论.
在使用均值不等式应注意一定,二正,三相等.

1年前

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