问题 解答题

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.

答案

(1)f'(x)=3x2+2ax+b,(1分)

依题意则有:

f′(1)=0
f(1)=4
,即
3+2a+b=0
1+a+b=4
解得
a=-6
b=9
(2分)

∴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
所以函数f(x)=x3-6x2+9x在区间(0,4]上的最大值是4,最小值是0.(4分)

(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,

f(s)=s
f(t)=t
,即
s3-6s2+9s=s
t3-6t2+9t=t
,解得
s=2或s=4
t=4或t=2
不合要求;             (10分)

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

s+t=3
st=1
,即s,t是方程x2-3x+1=0的两根,

即存在s=

3-
5
2
,t=
3+
5
2
不合要求.(13分)

综上可得不存在满足条件的s、t.(14分)

选择题
判断题