函数f(x)=x2(0<x<1)的图象如图,其在点M(t,f(t))处的切线为l,l与x轴和x=1分别交于P、Q,点N(1,0),设△PQN的面积S=g(t).
(1)求g(t)的表达式;
(2)若g(t)在区间(m,n)上单调递增,求n的最大值;
(3)若△PQN的面积为b时的点M恰有两个,求b的取值范围.
函数f(x)=x2(0<x<1)的图象如图,其在点M(t,f(t))处的切线为l,l与x轴和x=1分别交于P、Q,点N(1,0),设△PQN的面积S=g(t).
(1)求g(t)的表达式;
(2)若g(t)在区间(m,n)上单调递增,求n的最大值;
(3)若△PQN的面积为b时的点M恰有两个,求b的取值范围.
(1)设点M(t,t2),由f(x)=x2(0<x<1),得f′(x)=2x,
∴过点M的切线PQ的斜率k=2t.
∴切线PQ的方程为y=2tx-t2.
取y=0,得x=,取x=1,得y=2t-t2,
∴P(,0),Q(1,2t-t2),
∴S=g(t)=(1-
)(2t-t2)=
t3-t2+t.
(2)由(1)得,g(t)=(t3-4t2+4t),
则g′(t)=(3t2-8t+4),
由g′(t)=0,解得t1=,t2=2(舍).
∴当t∈(0,)时,g′(t)>0,g(t)为增函数.
当t∈(,1)时,g′(t)<0,g(t)为减函数.
∵g(t)在区间(m,n)上单调递增,
∴n的最大值为.
(3)当t=时,g(t)有极大值,也就是(0,1)上的最大值为
.
又g(0)=0,g(1)=.
∴要使△PQN的面积为b时点M恰好有两个,
即<S<
.
∴b的取值范围为(,
).