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)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

发布时间:2020-07-31 17:40:07

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)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?

网友回答

解:(Ⅰ)因为
①当-1≤x≤1时,f'(x)=-x(3x-2),解f'(x)>0得到;解f'(x)<0得到-1<x<0或.所以f(x)在(-1,0)和上单调递减,在上单调递增,
从而f(x)在处取得极大值.…(3分),
又f(-1)=2,f(1)=0,所以f(x)在[-1,1)上的最大值为2.…(4分)
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]上单调递增,
所以f(x)在[1,e]上的最大值为a.
所以当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.…(8分)
(Ⅱ)假设曲线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,则P,Q只能在y轴的两侧,不妨设P(t,f(t))(t>0),则Q(-t,t3+t2),且t≠1.…(9分)
因为△POQ是以O为直角顶点的直角三角形,所以,
即:-t2+f(t)?(t3+t2)=0(1)…(10分)???
是否存在点P,Q等价于方程(1)是否有解.
若0<t<1,则f(t)=-t3+t2,代入方程(1)得:t4-t2+1=0,此方程无实数解.…(11分)
若t>1,则f(t)=alnt,代入方程(1)得到:,…(12分)
设h(x)=(x+1)lnx(x≥1),则在[1,+∞)上恒成立.
所以h(x)在[1,+∞)上单调递增,从而h(x)≥h(1)=0,
所以当a>0时,方程有解,即方程(1)有解.…(14分)
所以,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.…(15分)

解析分析:(Ⅰ)根据分段函数,分类讨论求最值,利用导数确定函数的单调性,从而可得最值;(Ⅱ)假设存在,设出P(t,f(t))(t>0),利用,可得-t2+f(t)?(t3+t2)=0,是否存在点P,Q等价于方程是否有解,分类讨论,即可得到结论.

点评:本题考查分段函数,考查函数的单调性与最值,考查存在性问题,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.
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