解题思路:(1)由已知f(x)在(0,+∞)上单调递增,结合幂函数的单调性与指数的关系可构造关于k的不等式,解不等式求出实数k的值,并得到函数f(x)的解析式;
(2)由(1)中结果,可得函数F(x)的解析式,结合二次函数的图象和性质,可构造关于a的不等式,解不等式求出实数a的取值范围;
(3)由(1)中结果,可得函数g(x)的解析式,结合二次函数的图象和性质,可求出q的值.
(1)由题意知(2-k)(1+k)>0,
解得:-1<k<2.…(2分)
又k∈Z
∴k=0或k=1,…(3分)
分别代入原函数,得f(x)=x2.…(4分)
(2)由已知得F(x)=2x2-4x+3.…(5分)
要使函数不单调,则2a<1<a+1,则0<a<
1
2.…(8分)
(3)由已知,g(x)=-qx2+(2q-1)x+1.…(9分)
假设存在这样的正数q符合题意,
则函数g(x)的图象是开口向下的抛物线,其对称轴为x=
2q−1
2q=1−
1
2q<1,
因而,函数g(x)在[-1,2]上的最小值只能在x=-1或x=2处取得,
又g(2)=-1≠-4,
从而必有g(-1)=2-3q=-4,解得q=2.
此时,g(x)=-2x2+3x+1,其对称轴x=
3
4∈[−1,2],
∴g(x)在[-1,2]上的最大值为g(
3
4)=−2×(
3
4)2+3×
3
4+1=
17
8,符合题意.
∴存在q=2,使函数g(x)=1-qf(x)+(2q-1)x在区间[-1,2]上的值域为[−4,
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8].…(14分)
点评:
本题考点: 二次函数的性质;幂函数的性质.
考点点评: 本题考查的知识点是二次函数的图象和性质,幂函数的性质,熟练掌握基本初等函数的图象和性质是解答本题的关键.