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已知函数 (Ⅰ)求f(x)在[-1,e](e为自然对数的底数)上的最大值; (Ⅱ...

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(Ⅰ)求f(x)在[-1,e](e为自然对数的底数)上的最大值;
(Ⅱ)对任意给定的正实数a,曲线y=f(x)上是否存在两点P,Q,使得△POQ是以O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上?
(I)由 知,当-1≤x<1时,,令f'(x)=0得 ,当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况列表知f(x)在[-1,1)上的最大值为2.当1≤x≤2时,f(x)=alnx.当a≤0时,f(x)≤0,f(x)最大值为0;当a>0时,f(x)在[1,e]上单调递增.当a≤2时,f(x)在区间[-1,e]上的最大值为2;当a>2时,f(x)在区间[-1,e]上的最大值为a. (II)假设曲线y=f(x)上存在两点P、Q满足题设要求,则点P、Q只能在y轴两侧.设P(t,f(t))(t>0),则Q(-t,t3+t2),显然t≠1.由此入手能得到对任意给定的正实数a,曲线y=f(x)上存在两点P、Q,使得△POQ是以O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上. 【解析】 (Ⅰ)因为f(x)= 1当-1≤x<1时,f′(x)=-x(3x-2), 解f′(x)>0得0<x<:解f′(x)<0得-1<x<0或<x<1 ∴f(x)在(-1,0)和(,1)上单减,在(0,)上单增, 从而f(x)在x=处取得极大值f)= 又∵f(-1)=2,f(1)=0, ∴f(x)在[-1,1)上的最大值为2. 当1≤x≤e时,f(x)=alnx, 当a≤0时,f(x)≤0; 当a>0时,f(x)在[1,e]单调递增; ∴f(x)在[1,e]上的最大值为a. ∴当a≥2时,f(x)在[-1,e]上的最大值为a; 当a<2时,f(x)在[-1,e]上的最大值为2. (Ⅱ)假设曲线y=f(x)上存在两点P,Q满足题意,则P,Q只能在y轴两侧,不妨设P(t,f(t))(t>0),则Q(-t,t3+t2),且t≠1 ∵△POQ是以O为直角顶点的直角三角形 ∴=0,即-t2+f(t)(t3+t2)=0(*) 是否存在P,Q等价于方程(*)是否有解. ①若0<t<1,则f(x)=-t3+t2,代入方程(*)得:-t2+(-t3+t2)(t3+t2)=0, 即:t4-t2+1=0,而此方程无实数解, ②当t>1时, ∴f(t)=alnt,代入方程(*)得:-t2+alnt•(t3+t2)=0, 即: 设h(x)=(x+1)lnx(x≥1),则h′(x)=lnx++1>0在[1,+∞)恒成立. ∴h(x)在[1,+∞)上单调递增,从而h(x)≥h(1)=0,则h(x)的值域为[0,+∞). ∴当a>0时,方=(t+1)lnt有解,即方程(*)有解. ∴对任意给定的正实数a,曲线y=f(x)上总存在两点P,Q,使得△POQ是以O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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