1. 将不等式恒成立问题等价转化为求函数最值的问题
设 f(t)=t2+9t, g(t)=t+3t2+3,其中 t∈(0,2]。
若不等式 f(t)⩽μ⩽g(t) 对任意 t∈(0,2] 恒成立,
则其等价于:
f(t)max⩽μ⩽g(t)min
2. 利用函数单调性求出 $f(t)$ 在区间 $(0, 2]$ 上的最大值
分析 f(t)=t2+9t 在 t∈(0,2] 上的单调性:
由于 t>0,可将 f(t) 改写为 f(t)=t+t91。
令 h(t)=t+t9,其导数 h′(t)=1−t29=t2t2−9。
当 t∈(0,2] 时,t2−9<0,故 h′(t)<0,函数 h(t) 在 (0,2] 上单调递减。
因此,f(t)=h(t)1 在 (0,2] 上单调递增。
所以,当 t=2 时,f(t) 取得最大值:
f(t)max=f(2)=22+92=132
3. 利用导数求出 $g(t)$ 在区间 $(0, 2]$ 上的最小值
对 g(t)=t+3t2+3 求导:
g′(t)=(t+3)2t2+3t(t+3)−t2+3=t2+3(t+3)2t(t+3)−(t2+3)=t2+3(t+3)23t−3
令 g′(t)=0,解得 t=3。
当 t∈(0,3) 时,g′(t)<0,g(t) 单调递减;
当 t∈(3,2] 时,g′(t)>0,g(t) 单调递增。
因此,当 t=3 时,g(t) 取得极小值,也是最小值:
g(t)min=g(3)=3+3(3)2+3=236=22
4. 综合得出 $\mu$ 的取值范围并确定选项
综合以上结果,要使不等式恒成立,μ 需满足:
132⩽μ⩽22
故 μ 的取值范围是 [132,22],对应选项 D。