已知函数f（x）=kx，g(x)=tx2-1，k为非零实数．（Ⅰ）设t=k2，若函数f（x / 微思试题库

试题：

已知函数f（x）=kx，g(x)=

-1，k为非零实数．
（Ⅰ）设t=k²，若函数f（x），g（x）在区间（0，+∞）上单调性相同，求k的取值范围；
（Ⅱ）是否存在正实数k，都能找到t∈[1，2]，使得关于x的方程f（x）=g（x）在[1，5]上有且仅有一个实数根，且在[-5，-1]上至多有一个实数根．若存在，请求出所有k的值的集合；若不存在，请说明理由．

函数的零点与方程根的联系, 函数的单调性与导数的关系 2016-05-22

答案：

我来补答

（Ⅰ）（1）当k＞0时，因为f（x）=kx在（0，+∞）上单调递增，…（1分）
所以g(x)=

-1在（0，+∞）上单调递增．
但在（0，+∞）上g′(x)=-

2k2

＜0，所以不符合已知；…（3分）
（2）因为在（0，+∞）上g′(x)=-

2k2

＜0，所以g(x)=

-1在（0，+∞）上单调递减．
所以f（x）=kx在（0，+∞）上单调递减，则k＜0，即 k的取值范围是（-∞，0）．…（6分）
（Ⅱ）因为f（x）=g（x）⇔kx³+x²-t=0． …（7分）
设h（x）=kx³+x²-t，所以h′(x)=3kx2+2x=0⇒x=0或-

．
因为k＞0，所以h（x）在(-∞，-

)↑，(-

，0)↓，(0，+∞)↑，
而h（0）=-t＜0，所以h（x）=0在[1，5]上至多一个实数根，在[-5，-1]上至多
有二个实数根． …（9分）
（1）由于k＞0，要能找到t∈[1，2]，使得关于x的方程h（x）=0在[1，5]上有且仅有一个实数根，必须存在t∈[1，2]，使得：

h(1)≤0

h(5)≥0

⇔

k≤t-1

125k≥t-25

⇔0＜k≤1； …（11分）
（2）因为“能找到t∈[1，2]，使得关于x的方程h（x）=0在[-5，-1]上至多有一个实数
根”的反面是“对任意的t∈[1，2]，使得关于x的方程h（x）=0在[-5，-1]上恰有
二个实数根”，即反面⇔对任意的t∈[1，2]，下列不等式组成立．

-5≤-

≤-1

h(-5)≤0

h(-1)≤0

h(-

)＞0

⇔

125

≤k＜

．…（13分）
因为k＞0，所以，“能找到t∈[1，2]，使得关于x的方程h（x）=0在[-5，-1]上至
多有一个实数根”⇔0＜k＜

125

或

≤k＜+∞．…（14分）
由（1）（2）同时成立得：0＜k＜

125

或

≤k≤1．
所以，存在正实数k符合要求，所有k的值的集合为：
{k|0＜k＜

125

或

≤k≤1}． …（15分）
（直接讨论、或讨论函数f（x）=kx，g(x)=

-1的图象的关系或变量分离转化
为三次函数讨论，请酌情给分）

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