设函数f(x)=x3+ax2+bx(x>0)的图象与直线y=4相切于M(1,4).
(1)求y=f(x)在区间(0,4]上的最大值与最小值;
(2)是否存在两个不等正数s,t(s<t),当s≤x≤t时,函数f(x)=x3+ax2+bx的值域是[s,t],若存在,求出所有这样的正数s,t;若不存在,请说明理由.
(1)f'(x)=3x2+2ax+b,(1分)
依题意则有:
,即f′(1)=0 f(1)=4
解得3+2a+b=0 1+a+b=4
(2分)a=-6 b=9
∴f(x)=x3-6x2+9x
令f'(x)=3x2-12x+9=0,解得x=1或x=3(3分)
当x变化时,f'(x),f(x)在区间(0,4]上的变化情况如下表:
x | (0,1) | 1 | (1,3) | 3 | (3,4) | 4 |
f'(x) | + | 0 | - | 0 | + | |
f(x) | 单调递增↗ | 4 | 单调递减↘ | 0 | 单调递增↗ | 4 |
(2)由函数的定义域是正数知,s>0,故极值点x=3不在区间[s,t]上; (5分)
①若极值点x=1在区间[s,t],此时0<s≤1≤t<3,在此区间上f(x)的最大值是4,不可能等于t;故在区间[s,t]上没有极值点; (7分)
②若f(x)=x3-6x2+9x在[s,t]上单调增,即0<s<t≤1或3<s<t,
则
,即f(s)=s f(t)=t
,解得s3-6s2+9s=s t3-6t2+9t=t
不合要求; (10分)s=2或s=4 t=4或t=2
③若f(x)=x3-6x2+9x在[s,t]上单调减,即1<s<t<3,则
,f(s)=t f(t)=s
两式相减并除s-t得:(s+t)2-6(s+t)-st+10=0,①
两式相除可得[s(s-3)]2=[t(t-3)]2,即s(3-s)=t(3-t),整理并除以s-t得:s+t=3,②
由①、②可得
,即s,t是方程x2-3x+1=0的两根,s+t=3 st=1
即存在s=
,t=3- 5 2
不合要求.(13分)3+ 5 2
综上可得不存在满足条件的s、t.(14分)