已知函数f(x)=x3-(k2-k+1)x2+5x-2,g(x)=k2x2+kx+1,其中k∈R,若函数F(x)=f(x)+g(x)在区间(0,3)上不单调,则k的取值范围为(  )A. [-4,-2)B. (-3,-1]C. (-5,-2]D. (-5,-2)

问题描述:

已知函数f(x)=x3-(k2-k+1)x2+5x-2,g(x)=k2x2+kx+1,其中k∈R,若函数F(x)=f(x)+g(x)在区间(0,3)上不单调,则k的取值范围为(  )
A. [-4,-2)
B. (-3,-1]
C. (-5,-2]
D. (-5,-2)

因F(x)=f(x)+g(x)=x3+(k-1)x2+(k+5)x-1,
F′(x)=3x2+2(k-1)x+(k+5),
因F(x)在区间(0,3)上不单调,
所以F′(x)=0在(0,3)上有实数解,且无重根,
由F′(x)=0得k(2x+1)=-(3x2-2x+5),
∴k=-

3x2−2x+5
2x+1
=
3
4
[(2x+1)+
9
2x+1
10
3
],
令t=2x+1,有t∈(1,7),记h(t)=t+
9
t

则h(t)在(1,3]上单调递减,在[3,7)上单调递增,
所以有h(t)∈[6,10),于是(2x+1)+
9
2x+1
∈[6,10)
得k∈(-5,-2],而当k=-2时有F′(x)=0在(0,3)上有两个相等的实根x=1,故舍去,
所以k∈(-5,-2);
故选:D.
答案解析:因F(x)=f(x)+g(x)=x3+(k-1)x2+(k+5)x-1,先求导数:F′(x),因F(x)在区间(0,3)上不单调,得到F′(x)=0在(0,3)上有实数解,且无重根,再利用分离参数的方法得出k,最后再利用导数求出此函数的值域即可;
考试点:利用导数研究函数的单调性.
知识点:本题主要考查导函数的正负与原函数的单调性之间的关系,即当导函数大于0时原函数单调递增,当导函数小于0时原函数单调递减,同时考查了分析与解决问题的综合能力,属于中档题.