1. 对函数求导并转化单调性存在性问题
求函数 f(x) 的导数得:
f′(x)=x1+2(x−b)=x2x2−2bx+1
若函数 f(x) 在区间 [21,2] 上存在单调递增区间,则 f′(x)>0 在 [21,2] 上有解(因为 f′(x) 在区间上连续且不恒为 0)。
2. 分离参数,将有解问题转化为最值问题
因为 x∈[21,2],所以 x>0。
不等式 f′(x)>0 有解等价于 2x2−2bx+1>0 在 [21,2] 上有解。
分离参数 b,不等式可变形为:
2b<2x+x1
因此,只需 2b<maxx∈[21,2](2x+x1)。
3. 求函数 $g(x) = 2x + \frac{1}{x}$ 在区间上的最大值
令 g(x)=2x+x1,利用导数求其在 [21,2] 上的最大值。
g′(x)=2−x21=x22x2−1
当 x∈[21,22) 时,g′(x)<0,g(x) 单调递减;
当 x∈(22,2] 时,g′(x)>0,g(x) 单调递增。
因此,最大值在区间端点处取得:
g(21)=2×21+2=3
g(2)=2×2+21=29
因为 29>3,所以 g(x) 在 [21,2] 上的最大值为 29。
4. 求解参数 $b$ 的取值范围并得出结论
由 2b<29 得 b<49。
所以实数 b 的取值范围是 (−∞,49)。
对照选项,应选 B。