设函数f(x)=-x3-2mx2-m2x+1-m(其中m>-2)的图象在x=2处的切线与直线x-5y-12=0垂直.

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  • 解题思路:(Ⅰ)由f(x)在x=2处的切线与直线x-5y-12=0垂直可得f′(2)=-5,从而可求得m值,利用导数即可求得其极值,对于f(x)的零点可转化为f(x)=0的根求解;(Ⅱ)“对任意x1∈[0,1],存在x2∈(0,1],使f(x1)>g(x2)”等价于“f(x)在[0,1]上的最小值大于g(x)在(0,1]上的最小值,由(Ⅰ)易求f(x)min,利用导数可求g(x)在(0,1]上的最小值,注意按k的范围进行讨论.

    (Ⅰ)因为f'(x)=-3x2-4mx-m2,所以f'(2)=-12-8m-m2=-5,

    解得:m=-1或m=-7,又m>-2,所以m=-1,

    由f'(x)=-3x2+4x-1=0,解得x1=1,x2=

    1

    3,

    列表如下:

    x (−∞,

    1

    3) [1/3] (

    1

    3,1) 1 (1,+∞)

    f'(x) - 0 + 0 -

    f(x) ↘ 极小值[50/27] ↗ 极大值2 ↘所以f(x)极小值=f(

    1

    3)=

    50

    27,f(x)极大值=f(1)=2,

    因为f(x)=-x3+2x2-x+2=-(x-2)(x2+1),

    所以函数f(x)的零点是x=2.

    (Ⅱ)由(Ⅰ)知,当x∈[0,1]时,f(x)min=

    50

    27,

    “对任意x1∈[0,1],存在x2∈(0,1],使f(x1)>g(x2)”等价于“f(x)在[0,1]上的最小值大于g(x)在(0,1]上的最小值,

    即当x∈(0,1]时,g(x)min<

    50

    27”,

    因为g′(x)=−

    1

    kx2+

    1

    x=

    x−

    1

    k

    x2,

    ①当k<0时,因为x∈(0,1],

    所以g(x)=

    1−x

    kx+lnx≤0<

    50

    27,符合题意;

    ②当0<k≤1时,[1/k≥1,

    所以x∈(0,1]时,g'(x)≤0,g(x)单调递减,

    所以g(x)min=g(1)=0<

    50

    27],符合题意;

    ③当k>1时,0<

    1

    k<1,

    所以x∈(0,

    1

    k)时,g'(x)<0,g(x)单调递减,x∈(

    1

    k,1)时,g'(x)>0,g(x)单调递增,

    所以x∈(0,1]时,g(x)min=g(

    1

    k)=1−

    1

    k+ln

    1

    k,

    令φ(x)=lnx−x−

    23

    27(0<x<1),则φ′(x)=

    1

    x−1>0,

    所以φ(x)在(0,1)上单调递增,

    所以x∈(0,1)时,φ(x)<φ(1)=−

    50

    27<0,即lnx−x<

    23

    27,

    所以g(x)min=g(

    1

    k)=1−

    1

    k+ln

    1

    k<1+

    23

    27=

    50

    27,符合题意,

    综上所述,若对任意x1∈[0,1],存在x2∈(0,1],使f(x1)>g(x2)成立,

    则实数k的取值范围是(-∞,0)∪(0,+∞).

    点评:

    本题考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用;函数的零点;函数在某点取得极值的条件.

    考点点评: 本题考查导数的综合应用:求函数极值、最值及不等式恒成立问题,考查分类讨论思想,考查学生综合运用知识分析问题解决问题的能力.