(本题满分12)
已知x=1是函数f(x)=m -3(m+1)
+nx+1的一个极值点,其中m,n
R,m<0.
(Ⅰ)求m与n的关系表达式; (Ⅱ)求f(x)的单调区间;
(Ⅲ)当x时,函数y=f(x)的图像上任意一点的切线斜率恒大于3m,求m的取值范围。
(本题满分12)
已知x=1是函数f(x)=m -3(m+1)
+nx+1的一个极值点,其中m,n
R,m<0.
(Ⅰ)求m与n的关系表达式; (Ⅱ)求f(x)的单调区间;
(Ⅲ)当x时,函数y=f(x)的图像上任意一点的切线斜率恒大于3m,求m的取值范围。
解:
(I)f′(x)= 3m-6(m+1)x+n 因为x=1是f(x)的一个极值点,所以f′(1)=0,即 3m-6(m+1)+n=0 所以 n=3m+6. ………………………………3分
(Ⅱ) 由(I)知, f′(x)= 3m-6(m+1)x+3m+6=3m(x-1)[x-(1+
)].
当m<0时,有1>1+.
当x变化时,f(x)与f′(x)的变化如下表:
x | (-∞,1+ | 1+ | (1+ | 1 | (1,∞) |
f′(x) | - | 0 | + | 0 | - |
f(x) | 单调递减 | 极小值 | 单调递增 | 极大值 | 单调递减 |
由表知,当m<0时,f(x)在(-∞,1+)内单调递减,在(1+
,1)内单调递增,在(1,∞)内单调递减。 ………………………………7分
(Ⅲ)解法一 由已知条件,得f′(x)﹥3m,即 m-2(m+1)x+2 > 0.
因为 m < 0,所以 -
(m+1)+
< 0,
即 -2(1+
)x+
< 0 , x
[-1,1] ①
设g(x)= -2(1+
)x+
,其函数图像的开口向上。由题意①式恒成立,
所以{
{
{
-
又m < 0,所以 -< 0,
故m的取值范围是 -< 0. ………………………………12分
解法二 由已知条件,得f′(x)﹥3m,即 3m(x-1)[x-(1+)] > 3m.
因为m< 0,所以(x-1)[x-(1+)]< 1 ②
(ⅰ)x=1时,②式化为0 < 1,恒成立,所以m< 0.
(ⅱ)x≠1时,因为 x[-1,1],所以 -2≤x-1<0.
②式化为 <(x-1)-
, 令t=x-1,则t
[-2,0〕.
记 g(t)=t-, 则 g(t)在区间[-2,0〕上是单调增函数,
所以 =g(-2)=-2-
=-
.
由②式恒成立,必有 < -
-
< m.
又m < 0,综合(ⅰ),(ⅱ)知 -< 0. ………………………………12分