Question

（2006•朝陽(yáng)區(qū)一模）已知函數(shù)f(x)=

ax

x2+b

，在x=1處取得極值為2．
（Ⅰ）求函數(shù)f（x）的解析式；
（Ⅱ）若函數(shù)f（x）在區(qū)間（m，2m+1）上為增函數(shù)，求實(shí)數(shù)m的取值范圍；
（Ⅲ）若P（x₀，y₀）為f(x)=

ax

x2+b

圖象上的任意一點(diǎn)，直線l與f(x)=

ax

x2+b

的圖象相切于點(diǎn)P，求直線l的斜率的取值范圍．

Answer 1

分析：（I）由題意對(duì)函數(shù)求導(dǎo)，然后利用極值的概念列出關(guān)于a，b的方程，求解即可；
（II）由題意應(yīng)該先求具體函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間，然后利用已知的條件及集合的思想，建立的m取值范圍的不等式組求解即可；
（III）找出直線l的斜率k=f′（x₀），再利用換元法求出k的最小值和最大值，即可得到直線l的斜率的取值范圍．

解答：解：（Ⅰ）已知函數(shù)f(x)=

ax

x2+b

，
∴f′(x)=

a(x2+b)-ax(2x)

(x2+b)2

又函數(shù)f（x）在x=1處取得極值2，
∴

f′(1)=0 f(1)=2

即

a(1+b)-2a=0 a 1+b =2

⇒

a=4 b=1

∴f(x)=

4x

x2+1

…（4分）
（Ⅱ）∵f′(x)=

4(x2+1)-4x(2x)

(x2+1)2

=

4-4x2

(x2+1)2

由f'（x）＞0，得4-4x²＞0，
即-1＜x＜1所以f(x)=

4x

x2+1

的單調(diào)增區(qū)間為（-1，1）
因函數(shù)f（x）在（m，2m+1）上單調(diào)遞增，則有

m≥-1 2m+1≤1 2m+1＞m

，
解得-1＜m≤0即m∈（-1，0]時(shí)，函數(shù)f（x）在（m，2m+1）上為增函數(shù)…（8分）
（Ⅲ）∵f(x)=

4x

x2+1

&∴f′(x)=

4(x2+1)-4x(2x)

(x2+1)2

直線l的斜率k=f′(x0)=

4( x 2 0 +1)-8 x 2 0

( x 2 0 +1)2

，即k=4[

2

( x 2 0 +1)2

-

1

x 2 0 +1

]，令

1

x 2 0 +1

=t，t∈(0，  1]，
則k=4（2t²-t），t∈（0，1]
∴k∈[-

1

2

，  4]，
即直線l的斜率k的取值范圍是[-

1

2

，  4]…（14分）．

點(diǎn)評(píng)：考查學(xué)生利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)極值的能力，利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)單調(diào)性的能力，以及計(jì)算能力，解答的關(guān)鍵是導(dǎo)數(shù)工具的靈活運(yùn)用．