已知函数f(x)=x3+ax2+bx,且f′(-1)=0。(1)试用含a的代数式表示b,并求f(x)的单调区间;(2)令a=-1,设函数f(x)在x1,x2(x1<x2)处取得极值,记点M(x1,f(
解:(1)依题意,得由得从而故令得或①当a>1时,当x变化时,与的变化情况如下表: 由此得,函数f(x)的单调增区间为和,单调减区间为。②当时,,此时有恒成立,且仅在处,故函数f(x)的单调增区间为R;③当时,,同理可得,函数f(x)的单调增区间为和,单调减区间为综上:当时,函数f(x)的单调增区间为和,单调减区间为;当时,函数f(x)的单调增区间为R;当时,函数f(x)的单调增区间为和,单调减区间为。(2)(i)由得令得由(1)得f(x)增区间为和,单调减区间为,所以函数f(x)在处取得极值,故M(),N()。 观察的图象,有如下现象: ①当m从-1(不含-1)变化到3时,线段MP的斜率与曲线f(x)在点P处切线的斜率之差Kmp-的值由正连续变为负。②线段MP与曲线是否有异于H,P的公共点与Kmp-的m正负有着密切的关联;③Kmp-=0对应的位置可能是临界点,故推测:满足Kmp-的m就是所求的t最小值。下面给出证明并确定的t最小值曲线f(x)在点处的切线斜率段MP的斜率Kmp当Kmp-=0时,解得直线MP的方程为令当时,在上只有一个零点,可判断函数f(x)在上单调递增,在上单调递减,又,所以g(x)在上没有零点,即线段MP与曲线f(x)没有异于M,P的公共点。当时,,所以存在使得即当时,MP与曲线f(x)有异于M,P的公共点综上,t的最小值为2。(ii)类似(i)于中的观察,可得m的取值范围为。
题目简介
已知函数f(x)=x3+ax2+bx,且f′(-1)=0。(1)试用含a的代数式表示b,并求f(x)的单调区间;(2)令a=-1,设函数f(x)在x1,x2(x1<x2)处取得极值,记点M(x1,f(
题目详情
(1)试用含a的代数式表示b,并求f(x)的单调区间;
(2)令a=-1,设函数f(x)在x1,x2(x1<x2)处取得极值,记点M (x1,f(x1)),N(x2,f(x2)),P(m,f(m)),x1<m<x2,请仔细观察曲线f(x)在点P处的切线与线段MP的位置变化趋势,并解释以下问题:
(i)若对任意的t∈(x1,x2),线段MP与曲线f(x)均有异于M,P的公共点,试确定t的最小值,并证明你的结论;
(ii)若存在点Q(n,f(n)),x≤n<m,使得线段PQ与曲线f(x)有异于P、Q的公共点,请直接写出m的取值范围(不必给出求解过程)。
答案
解:(1)依题意,得![]()
得![]()
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得
或![]()
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与
的变化情况如下表:
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和
,单调减区间为
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时,函数f(x)的单调增区间为R;
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处取得极值,
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的值由正连续变为负。
的m正负有着密切的关联;
=0对应的位置可能是临界点,故推测:满足Kmp-
的m就是所求的t最小值。
处的切线斜率
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时,
在
上只有一个零点
,
上单调递增,在
上单调递减,
,
上没有零点,
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时,MP与曲线f(x)有异于M,P的公共点
。
由
从而
故
令
①当a>1时,
当x变化时,
由此得,函数f(x)的单调增区间为
②当
故函数f(x)的单调增区间为R;
③当
单调减区间为
综上:当
当
当
(2)(i)由
令
由(1)得f(x)增区间为
所以函数f(x)在
故M(
观察的图象,有如下现象:
①当m从-1(不含-1)变化到3时,线段MP的斜率与曲线f(x)在点P处切线的斜率之差Kmp-
②线段MP与曲线是否有异于H,P的公共点与Kmp-
③Kmp-
下面给出证明并确定的t最小值
曲线f(x)在点
段MP的斜率Kmp
当Kmp-
直线MP的方程为
令
当
可判断函数f(x)在
又
所以g(x)在
即线段MP与曲线f(x)没有异于M,P的公共点。
当
所以存在
即当
综上,t的最小值为2。
(ii)类似(i)于中的观察,可得m的取值范围为