给定曲线f(x)=ax3+x2(a≠0).
(1)若a=1,过点P(1,2)引曲线的切线,求切线方程;
(2)若过曲线上的点Q引曲线的切线只有一条,求点Q的坐标;
(3)若x∈(0,1)时,以曲线段上任一点为切点的切线斜率的绝对值不大于1,求实数a的取值范围.
(1)f(x)=x3+x2,f'(x)=3x2+2x
①当P(1,2)为切点时,切线斜率k=f'(1)=5,此时切线方程为y-2=5(x-1),即y=5x-3.
②当P(1,2)不是切点时,设切点为T(x0,x03+x02),切线斜率k=f'(x0)=3x03+2x0
另一方面,k=kPT=
∴=3+2,(-1)2(+1)=0
∵x0≠1,∴x0=-1,∴T(-1,0),此时切线y=x+1
综上,所求的切线为y=5x-3或y=x+1.
(2)设Q(x1,ax13+x12),以Q为切点时必然存在一条切线.
切线斜率k=f'(x1)=3ax12+2x1,
切线方程为:y-(ax13+x12)=3(ax12+2x1)(x-x1),联立曲线y=ax3+x2,
得(x-x1)[ax2+(ax1+1)x-2ax12-x1]=0,
由于这样的切线只有一条,所以上述关于x的方程只有一个根x1,
即二次方程ax2+(ax1+1)x-2ax12-x1=0只有一个根x1,
显然把x=x1代入满足,故△=(ax1+1)2+4a(2ax12+x1)=0
化简为:△=9a2x12+6ax1+1=(3ax1+1)2=0,解得x1=-,得Q(-,)
(3)由题意得:-1≤3ax2+2x≤1,x∈(0,1)恒成立
∴≤a≤
∵=(-2)=[(-1)2-1]>-,
=-(+2)=-[(+1)2-1]<-1,
∴-1≤a≤-