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2025年高考数学上海-19

(14分)已知$f(x)=x^{2}-(m+2)x+m\ln x$,$m\in R$.
(1)若$f$(1)$=0$,求不等式$f(x)\leqslant x^{2}-1$的解集;
(2)若函数$y=f(x)$满足在$(0,+\infty )$上存在极大值,求$m$的取值范围.
〖答案〗(1)$[1$,$+\infty )$;(2)$(0$,$2)\bigcup (2$,$+\infty )$.
〖分析〗(1)由$f$(1)$=0$求得$m$,再结合函数的单调性解不等式即可;
(2)求导后分类讨论即可求得.
〖解答〗解:(1)由题意,$f$(1)$=1-m-2=0$,解得$m=-1$,所以$f(x)=x^{2}-x-\ln x$,
因为$f(x)\leqslant x^{2}-1$,所以$x^{2}-x-\ln x\leqslant x^{2}-1\Rightarrow x+\ln x-1\geqslant 0$,
设$g(x)=x+\ln x-1$,$x > 0$,
因为$y=x$与$y=\ln x$均为增函数,所以$g(x)$为增函数,
因为$g$(1)$=0$,所以由$g(x)\geqslant 0$,得$x\geqslant 1$,
所以不等式$f(x)\leqslant x^{2}-1$的解集为$[1$,$+\infty )$;
(2)由题意,$f'(x)=2x-(m+2)+\dfrac{m}{x}=\dfrac{2x^{2}-(m+2)x+m}{x}=\dfrac{(x-1)(2x-m)}{x}$,
当$m\leqslant 0$时,$f'(x)=\dfrac{(x-1)(2x-m)}{x}\ge 0\Rightarrow x\ge 1$,
故$f(x)$在$(0,1)$单调递减,在$(1,+\infty )$单调递增,故$f(x)$无极大值,不成立;
当$m > 0$时,当$m=2$时,$f'(x)=\dfrac{2(x-1)^{2}}{x}\ge 0$恒成立,$f(x)$在$(0,+\infty )$单调递增,故$f(x)$无极大值,不成立;
当$0 < m < 2$时,$f\prime \left( x \right)=\dfrac{\left( x-1 \right)\left( 2x-m \right)}{x}\ge 0\Rightarrow x\ge 10 < x\le \dfrac{m}{2}$,
$f(x)$在$(0,\dfrac{m}{2})$和$(1,+\infty )$单调递增,在$(\dfrac{m}{2},1)$单调递减,故$f(x)$在$x=\dfrac{m}{2}$处取得极大值;
当$m > 2$时,$f'(x)=\dfrac{(x-1)(2x-m)}{x}\ge 0\Rightarrow x\ge \dfrac{m}{2}$或$0 < x\leqslant 1$,
$f(x)$在$(0,1)$和$(\dfrac{m}{2},+\infty )$单调递增,在$(1,\dfrac{m}{2})$单调递减,故$f(x)$在$x=1$处取得极大值;
综上,$m$的取值范围为$(0$,$2)\bigcup (2$,$+\infty )$.
〖点评〗本题考查利用导数研究函数的极值,属于中档题.
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