题目
已知函数f(x)=x3-ax2-3x.
(I)若x=−
是f(x)的极值点,求f(x)在[1,a]上的最大值;
(II)在(1)的条件下,是否存在实数b,使得函数g(x)=bx的图象与函数f(x)的图象恰有3个交点若存在,请求出实数b的取值范围;若不存在,试说明理由.
(I)若x=−
1 |
3 |
(II)在(1)的条件下,是否存在实数b,使得函数g(x)=bx的图象与函数f(x)的图象恰有3个交点若存在,请求出实数b的取值范围;若不存在,试说明理由.
提问时间:2020-08-01
答案
(I)依题意,求导函数,可得f′(x)=3x2-2ax-3,
∵x=−
是f(x)的极值点
∴f′(-
)=0,∴
+
a-3=0,∴a=4,
∴f(x)=x3-4x2-3x,f′(x)=3x2-8x-3,
令f′(x)=3x2-8x-3=0,解得x1=-
,x2=3,
∴函数在(1,3)上单调减,(3,4)上单调增
而f(1)=-6,f(3)=-18,f(4)=-12,∴f(x)在区间[1,4]上的最大值是f(1)=-6.
(Ⅱ)函数g(x)=bx的图象与函数f(x)的图象恰有3个不同的交点,等价于方程x3-4x2-3x=bx恰有3个不等的实数根,
而x=0是方程x3-4x2-3x=bx的一个实数根,则方程x2-4x-3-b=0有两个非零实数根,
则
,即b>-7且b≠-3,
故满足条件的b存在,其取值范围是(-7,-3)∪(-3,+∞).
∵x=−
1 |
3 |
∴f′(-
1 |
3 |
1 |
3 |
2 |
3 |
∴f(x)=x3-4x2-3x,f′(x)=3x2-8x-3,
令f′(x)=3x2-8x-3=0,解得x1=-
1 |
3 |
∴函数在(1,3)上单调减,(3,4)上单调增
而f(1)=-6,f(3)=-18,f(4)=-12,∴f(x)在区间[1,4]上的最大值是f(1)=-6.
(Ⅱ)函数g(x)=bx的图象与函数f(x)的图象恰有3个不同的交点,等价于方程x3-4x2-3x=bx恰有3个不等的实数根,
而x=0是方程x3-4x2-3x=bx的一个实数根,则方程x2-4x-3-b=0有两个非零实数根,
则
|
故满足条件的b存在,其取值范围是(-7,-3)∪(-3,+∞).
(I)首利用函数的导数与极值的关系求出a的值,确定函数在区间[1,4]上的单调性,求出函数极值的大小并与端点函数值进行比较,即可求出函数的最大值;
(Ⅱ)可以先假设存在,将函数g(x)=bx的图象与函数f(x)的图象恰有3个不同的交点,等价于方程x3-4x2-3x=bx恰有3个不等的实数根,进一步转化为方程x2-4x-3-b=0有两个非零实数根,即可求得结论.
(Ⅱ)可以先假设存在,将函数g(x)=bx的图象与函数f(x)的图象恰有3个不同的交点,等价于方程x3-4x2-3x=bx恰有3个不等的实数根,进一步转化为方程x2-4x-3-b=0有两个非零实数根,即可求得结论.
利用导数求闭区间上函数的最值;函数在某点取得极值的条件.
本题考查导数知识的运用,考查函数的单调性、极值与最值,考查图象的交点,熟练运用导数与函数单调性的关系,将图象的交点问题转化为方程根的研究是解题的关键.
举一反三
已知函数f(x)=x,g(x)=alnx,a∈R.若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)相交,且在交点处有相同的切线,求a的值和该切线方程.
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