问题 解答题
已知函数f(x)=
1
3
x3+ax2+bx
(a,b∈R).
(Ⅰ)若曲线C:y=f(x)经过点P(1,2),曲线C在点P处的切线与直线x+2y-14=0垂直,求a,b的值;
(Ⅱ)在(Ⅰ)的条件下,试求函数g(x)=(m2-1)[f(x)-
7
3
x]
(m为实常数,m≠±1)的极大值与极小值之差;
(Ⅲ)若f(x)在区间(1,2)内存在两个不同的极值点,求证:0<a+b<2.
答案

(Ⅰ)求导函数可得f'(x)=x2+2ax+b,

∵直线x+2y-14=0的斜率为-

1
2
,∴曲线C在点P处的切线的斜率为2,∴f'(1)=1+2a+b=2…①

∵曲线C:y=f(x)经过点P(1,2),∴f(1)=

1
3
+a+b=2…②

由①②得:a=-

2
3
,b=
7
3
…(3分)

(Ⅱ)由(Ⅰ)知:f(x)=

1
3
x3-
2
3
x2+
7
3
x,∴g(x)=
m2-1
3
(x3-2x2)
,∴g′(x)=(m2-1)x(x-
4
3
)
,由g'(x)=0⇒x=0,或x=
4
3

当m2-1>0,即m>1,或m<-1时,x,g'(x),g(x)变化如下表

x(-∞,0)0(0,
4
3
)
4
3
(
4
3
,+∞)
g'(x)+0-0+
g(x)极大值极小值
由表可知:g(x)极大-g(x)极小=g(0)-g(
4
3
)
=0-[-
32
81
(m2-1)]=
32
81
(m2-1)
…(5分)

当m2-1<0,即-1<m<1时,x,g'(x),g(x)变化如下表

x(-∞,0)0(0,
4
3
)
4
3
(
4
3
,+∞)
g'(x)-0+0-
g(x)极小值极大值
由表可知:g(x)极大-g(x)极小=g(
4
3
)-g(0)
=-
32
81
(m2-1)-0=-
32
81
(m2-1)
…(7分)

综上可知:当m>1,或m<-1时,g(x)极大-g(x)极小=

32
81
(m2-1);

当-1<m<1时,g(x)极大-g(x)极小=-

32
81
(m2-1)…(8分)

(Ⅲ)证明:因为f(x)在区间(1,2)内存在两个极值点,所以f′(x)=0,

即x2+2ax+b=0在(1,2)内有两个不等的实根.

1+2a+b>0,(1)
4+4a+b>0,(2)
1<-a<2,(3)
△=4(a2-b)>0,(4)
 …(10分)

由 (1)+(3)得:a+b>0,…(11分)

由(4)得:a+b<a2+a,由(3)得:-2<a<-1,

∴a2+a=(a+

1
2
2-
1
4
<2,∴a+b<2.

故0<a+b<2…(12分)

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