设函数f(x)=-x3-2mx2-m2x+1-m(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)对f(x)进行求导,根据f(x)图象在x=2处的切线与直线x-5y-12=0垂直,根据导数与斜率的关系,可得f′(2)=-5,求出m的值,然后再求出函数f(x)的极值与零点;(Ⅱ)由(Ⅰ)已经知道f(x)的极大值和极小值,对命题进行转化:对任意x1∈[0,1]时,存在x2∈(0,1]时,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,因k值与0的关系不知道,所以要分类讨论:k>0;k=0;k<0;进行求解;(Ⅲ)要利用(Ⅰ)、(Ⅱ)问的结论进行求证,利用不等式x1+x2≤2750(2x-x2),对要证明的不等式左边的式子进行放缩,进行证明;

    (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,…(2分)

    由f′(x)=-3x2+4x-1,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 ) 减函数 极小值[50/27] 增函数 极大值2 减函数所以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.…(5分)

    (Ⅱ)由(Ⅰ)知,当x∈[0,1]时,f(x)min=[50/27],

    “对任意x1∈[0,1]时,存在x2∈(0,1]时,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”,…(6分)

    因为g′(x)=-[1

    kx2+

    1/x]=

    x−

    1

    k

    x2,

    ①当k<0时,因为x∈(0,1]时,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),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)>f(x2)成立,

    则实数k的取值范围是(-∞,0)∪(0,+∞).…(10分)

    (Ⅲ)证明:由(Ⅰ)知,当x∈[0,1]时,(x2+1)(2-x)≥[50/27],即

    [x

    1+x2≤

    27/50](2x-x2),

    当a≥0,b≥0,c≥0,且a+b+c=1时,0≤a≤1,0≤b≤1,0≤c≤1,

    所以[a

    1+a2+

    b

    1+b2+

    c

    1+c2≤

    27/50][2(a+b+c)-(a2+b2+c2)]=[27/50][2-(a2+b2+c2)]

    又因为(a+b+c)2=a2+b2+c2+2ab+2ac+2bc≤3(a2+b2+c2),

    所以a2+b2+c2≥[1/3],当且仅当a=b=c=[1/3]时取等号,

    所以[a

    1+a2+

    b

    1+b2+

    c

    1+c2≤

    27/50][2-(a2+b2+c2)]≤[27/50](2-[1/3])=[9/10],

    当且仅当a=b=c=[1/3]时取等号,…(14分)

    点评:

    本题考点: 函数在某点取得极值的条件;函数的零点;利用导数研究函数的单调性;不等式的证明.

    考点点评: 本题主要考查函数的导数与切线的斜率,利用导数求闭区间上函数的最值,考查分析问题解决问题的能力,前两问比较容易求解,第三问难度比较大,需要用到前两问的结论,此题考查知识点比较全面,是一道综合题;