解答题已知函数f(x)=+ax2+(1-b2)x,m,a,b∈R.
(1)当m=1时,若函数f(x)是R上的增函数,求a2+b2+2a+4b的最大值;
(2)当a=1,b=时,函数f(x)在(2,+∞)上存在单调递增区间,求实数m的取值范围.
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解:(1)当m=1时,f(x)=,∴f′(x)=x2+2ax+1-b2.
∵函数f(x)是R上的增函数,∴f′(x)=x2+2ax+1-b2≥0(不恒为0)在R上恒成立,∴△=4a2-4(1-b2)≤0,化为a2+b2≤1.
a2+b2+2a+4b=(a+1)2+(b+2)2-5,
而表示的是点P(-1,-2)到圆面a2+b2≤1上的任意一点的距离,∵点P到此圆面的最大距离为|OP|+r=+1=,
∴a2+b2+2a+4b的最大值==1+2.
(2)当a=1,b=时,f(x)=,∴f′(x)=mx2+2x-1.
由“函数f(x)在(2,+∞)上存在单调递增区间”其反面是“函数f(x)在(2,+∞)上单调递减或恒为常数”,
先考虑其反面:①无论m什么实数,f(x)不可能为常数.
②若函数f(x)在(2,+∞)上单调递减,则f′(x)≤0(不恒为0)恒成立.
∴必有或.
当m=0时,不满足题意,应舍去;
由解得m≤-1,其补集为m>-1.
故当m>-1时,函数f(x)在(2,+∞)上存在单调递增区间.解析分析:(1)通过求导,利用函数f(x)是R上的增函数,得出a、b满足的条件,把要求化为a2+b2+2a+4b=(a+1)2+(b+2)2-5,而表示的是点P(-1,-2)到a、b满足的区域上的点的距离,先求出其最大值,进而即可得出