设f(x1)/(x+4)=f(x2)/(x2+2)=f(x3)/(x3+1/2)=k
得f(x1)=k(x+4),f(x2)=k(x2+2),f(x3)=k(x3+1/2),
形式上是三条平行直线,斜率k,分别过(-4,0),(-2,0),(-1/2,0);
三条直线与f(x)相交,f(x2)介于f(x1)、f(x3)之间,根据连续性,经过前后两条直线的曲线,必然也经过中间一条直线,因此不可能出现,前后两条直线与曲线交于3个点,中间的直线反而与曲线只相交于2个点的情况。题目无解。
图像仅在[-3,+∞)有定义,x<-3没有定义(中断),首先减少交点的也是位于边上的直线,而不是位于中间的直线,从这个角度看,也不应该有解。
我们可以更详细地解决这个问题。就是分别求出三条直线与f(x)的交点数以及其对应的k的范围,然后选择符合题意的交集。
先研究曲线f(x)的属性,并且画出图像。
-3≤x≤0:
f(x)=-x(x+2)²≥0,有两个零点x=-2,x=0,其中x=-2是与x轴的一个切点。图形И形,三次函数曲线,
f'(x)=-(x+2)²-2x(x+2)=-(x+2)(x+2+2x)=-(x+2)(3x+2),
两个根:x1=-2,x2=-2/3,前一个是极小值点,(-2,0),后与个是极大值点(-2/3,2/3.(-2/3+2)²)=(-2/3,(2/3)(4/3)²)=(-2/3,32/27);
x=0,f(0)=0,是右端点;x=-3,f(-3)=3,是左端点;
f'(-3)=(-1)(-9+2)=7;f'(0)=2×2=4;图像如下:
x>0:
f(x)=2e^x(4-x)-8;
f'(x)=2e^x(4-x)-2e^x=2e^x.(3-x),x=3,f'(3)=0,左侧,f'(x)>0,增;右侧,f'(x)<0,减,x=3有极大值f(3)=2e³-8=32.171;
f''(x)=2e^x.(3-x)-2e^x=2e^x.(2-x),x<2,f''(x)>0,向上凹;x>2,f''(x)<0,向下凹。
f(4)=-8<0,(3,4)间有一个零点,x=3.921;
f(0)=0,是左端点,f(x)在x=0连续;x-->+∞,f(x)-->-∞,没有右端点。
f'(0)=6,f(x)在x=0,导数不存在(左右导数不等),形成一个尖角。
图像如下:
k<0,三条平行线与图像的交点:
k>0,三条平行线与图像的关系:
图像与f(x1)=k(x1+4)的交点个数如下图:
(1)k<0,与图像右边向下延伸部分有1个交点;
(2)k=0,x轴,与函数图像有x=-2,x=0,x=3.921,3个交点;
(3)k>0,x轴附近,与函数图像有5个交点;
(4)直线在x<0的x=-2/3附近,与曲线相切,有4个交点,此时k为:
k=f'(x)=-(x+2)(3x+2),-2<x<-2/3,
k=f(x)/(x+4)=-x(x+2)²/(x+4)=-(x+2)(3x+2)
x(x+2)²/(x+4)=(x+2)(3x+2)
x(x+2)/(x+4)=3x+2
x²+2x=3x²+14x+8
2x²+12x+8=0
x²+6x+4=0,Δ=6²-4×4=20,
x=(-6±2√5)/2=-3±√5,x=-3+√5=-0.764
k=-(-3+√5+2)(3(-3+√5)+2)
=-(√5-1)(-7+3√5)=-(15-7√5+7-3√5)=-(22-10√5)=10√5-22
=0.361
(5)k>10√5-22,3个交点;
(6)直线通过图像左端点,k=3/(-3+4)=3,3个交点;
(7)k>3,两个交点;
(8)直线与图像x>0,y>0部分相切,一个交点:
f(x)/(x+4)=f'(x)
[2e^x(4-x)-8]/(x+4)=2e^x(3-x)
2e^x(4-x)-8=2e^x(3-x)(x+4)
x=2.868306153,k=4.637511652;
(9)k>4.637511652,直线与图像无交点:
(10)总结如下:
k>4.637511652,直线与图像无交点,
k=4.637511652,k<0,一个交点;
3<k<4.637511652,2个交点;
10√5-22<k≤3,k=0,3个交点;
k=10√5-22,4个交点;
0<k<10√5-22,5个交点;