已知函数f(x)=x|x2-3|,x∈[0,m]其中m∈R,且m>0.
(1)若m<1,求证:函数f(x)是增函数.
(2)如果函数f(x)的值域是[0,2],试求m的取值范围.
(3)若m≥1,试求函数f(x)的值域.
网友回答
证明:(1)当m<1时,f(x)=x(3-x2)=3x-x3.
因为f′(x)=3-3x2=3(1-x2)>0.
所以f(x)是增函数.
解:(2)令g(x)=x|x2-3|,x≥0.
则g(x)=,
当时,由g′(x)=3-3x2=0得x=1,
所以g(x)在[0,1]上是增函数,在[1,]上是减函数.
当时,g′(x)=3x2-3>0,所以g(x)在[,+∞)上是增函数.
所以当时,函数g(x)的最大值是g(1)=2,最小值是g(0)=g()=0.
从而0<m<1不符合题意,符合题意.
当m时,在时,f(x)∈[0,2];
在时,f(x)∈[0,f(m)].
这时f(x)的值域是[0,2]的充要条件是f(m)≤2,
即m3-3m≤2,(m-2)(m+1)2≤0,解得.
综上所述,m的取值范围是[1,2].
(3)由(2)知,当1≤m≤2时,f(x)在[0,m]上的最大值为f(1)=2,最小值为f(0)=0,
∴f(x)在[0,m]上的值域为[0,2].
当m>2时,f(x)在[,m]上单调递增,
,
∴f(x)在[0,m]的值域为[0,m3-3m].
解析分析:(1)当m<1时,f(x)可去掉绝对值化简,利用导数即可证明.(2)先用导数求g(x)=x|x2-3|在x∈[0,+∞)上的值域,结合图象,可得函数f(x)的值域是[0,2]时m的取值范围.(3)当m≥1时,先求f(x)在[0,m]上的单调区间,根据单调性即可求得.
点评:本题考查了导数在函数单调性的判断及证明中的应用,注意体会数形结合思想在解答本题中的运用.