解题思路:(I)先由已知函数求其导数,再根据函数f(x)在x=1处取得极值2,列出关于a,b的方程即可求得函数f(x)的解析式;(II)求f′(x),令f′(x)>0,令f′(x)<0,求出函数的单调区间,再由函数f(x)在区间(t,2t+1)上是单调函数,能够求出实数t的取值范围.(Ⅲ)求得函数f(x)的极小值,且当x>1时,f(x)>0恒成立,得函数f(x)的最小值,利用二次函数的图象,对a进行分类讨论,得出g(x)在[-1,1]上的最大值,由g(x)在[-1,1]上的最大值小于等于-2得a的范围,结合分类时a的范围得a的取值范围.
(I)f′(x)=
m(x2+n)−mx•2x
(x2+n)2=
−m(x2−n)
(x2+n)2,
由题意得
f′(1)=
−m(1−n)
(1+n)2=0
f(1)=
m
1+n=2,解得
m=4
n=1,
∴f(x)=
4x
x2+1.
(II)f′(x)=
−4(x2−1)
(x2+1)2,令f'(x)=0,得x=-1或x=1
当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:
x (-∞,-1) -1 (-1,1) 1 (1,+∞)
f'(x) - 0 + 0 -
f(x) 单调递减 极小值 单调递增 极大值 单调递减∴f(x)的减区是(-∞,-1),(1,+∞);增区间是(-1,1).
∵函数f(x)在区间(t,2t+1)上是单调函数,
∴
t<−1
2t+1≤−1
t<2t+1,或-1≤t<2t+1≤1,或
t≥1
2t+1>1
t<2t+1,
解得-1<t≤0或t>1.
故实数t的取值范围是(-1,0]∪(1,+∞).
(Ⅲ)由(Ⅱ)知f(x)在x=-1处取得极小值f(-1)=-2,
在x=1处取得极大值f(1)=2
又∵x>0时,f(x)>0,
∴f(x)的最小值为-2,(10分)
∵对于任意的x1∈R,总存在x2∈[-1,1],使得g(x2)≤f(x1)
∴当x∈[-1,1]时,g(x)最小值不大于-2,
又g(x)=x2-2ax+a=(x-a)2+a-a2
当a≤-1时,g(x)的最小值为g(-1)=1+3a,
由1+3a≤-2,得a≤-1,(11分)
当a≥1时,g(x)最小值为g(1)=1-a,由1-a≤-2,得a≥3
当-1<a<1时,g(x)的最小值为g(a)=a-a2
由a-a2≤-2,得a≤-1或a≥2,又-1<a<1,
所以此时a不存在.(12分)
综上,a的取值范围是(-∞,-1]∪[3,+∞).(13分).
点评:
本题考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;函数在某点取得极值的条件.
考点点评: 本题考查函数的解析式的求法,考查满足条件的实数的取值范围的求法,解题时要认真审题,注意等价转化思想和分类讨论思想的合理运用.