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.