(附加題)已知函數(shù)f(x)=x2-2kx+k+1.
(Ⅰ)若函數(shù)在區(qū)間[1,2]上有最小值-5,求k的值.
(Ⅱ)若同時(shí)滿足下列條件①函數(shù)f(x)在區(qū)間D上單調(diào);②存在區(qū)間[a,b]⊆D使得f(x)在[a,b]上的值域也為[a,b];則稱f(x)為區(qū)間D上的閉函數(shù),試判斷函數(shù)f(x)=x2-2kx+k+1是否為區(qū)間[k,+∞)上的閉函數(shù)?若是求出實(shí)數(shù)k的取值范圍,不是說明理由.
【答案】
分析:(Ⅰ) f(x)=x
2-2kx+k+1=(x-k)
2-k
2+k+1,對稱軸x=k.分k<1、1≤k≤2、k>2三種情況,分別求出k的值,即得所求.
(Ⅱ)f(x)=x
2-2kx+k+1在[k,+∞)上單調(diào)遞增,由于f(x)在[a,b]上的值域也為[a,b],則有
,即方程x
2-2kx+k+1=x在[k,+∞)有兩不同實(shí)數(shù)根,
解不等式組
,求得實(shí)數(shù)k的取值范圍.
解答:解:(Ⅰ) f(x)=x
2-2kx+k+1=(x-k)
2-k
2+k+1,對稱軸x=k.
①當(dāng)k<1時(shí),f
min(x)=f(1)=1-2k+k+1=-5,解得k=7,(舍去)
②當(dāng)1≤k≤2時(shí),
,解得k=-2或3,(舍去)
③當(dāng)k>2時(shí),f
min(x)=f(2)=4-4k+k+1=-5,解得
.
綜合①②③可得
.-------(4分)
(Ⅱ)當(dāng)
時(shí),函數(shù)f(x)=x
2-2kx+k+1在[k,+∞)上是閉函數(shù).--------(6分)
∵函數(shù)開口向上且對稱軸為x=k,∴f(x)=x
2-2kx+k+1在[k,+∞)上單調(diào)遞增.
設(shè)存在區(qū)間[a,b]⊆[k,+∞)使得f(x)在[a,b]上的值域也為[a,b],
則有
,即方程x
2-2kx+k+1=x在[k,+∞)有兩不同實(shí)數(shù)根.---------(8分)
∴
,解得
,
∴k的取值范圍為
-----(10分)
點(diǎn)評:本題主要考查二次函數(shù)的性質(zhì),二次函數(shù)在閉區(qū)間上的最值,體現(xiàn)了分類討論的數(shù)學(xué)思想、等價(jià)轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)思想,屬于中檔題.