问题 解答题

已知三次函数f(x)=ax3+bx2+cx(a,b,c∈R).

(Ⅰ)若函数f(x)过点(-1,2)且在点(1,f(1))处的切线方程为y+2=0,求函数f(x)的解析式;

(Ⅱ)在(Ⅰ)的条件下,若对于区间[-3,2]上任意两个自变量的值x1,x2都有|f(x1)-f(x2)|≤t,求实数t的最小值;

(Ⅲ)当-1≤x≤1时,|f′(x)|≤1,试求a的最大值,并求a取得最大值时f(x)的表达式.

答案

(Ⅰ)∵函数f(x)过点(-1,2),

∴f(-1)=-a+b-c=2,①

又f'(x)=3ax2+2bx+c,函数f(x)点(1,f(1))处的切线方程为y+2=0,

f(1)=-2
f′(1)=0

a+b+c=-2
3a+2b+c=0
,②

由①和②解得a=1,b=0,c=-3,故f(x)=x3-3x;

(Ⅱ)由(Ⅰ)f'(x)=3x2-3,

令f'(x)=0,解得x=±1,

∵f(-3)=-18,f(-1)=2,f(1)=-2,f(2)=2,

∴在区间[-3,2]上fmax(x)=2,fmin(x)=-18,

∴对于区间[-3,2]上任意两个自变量的值x1,x2,|f(x1)-f(x2)|≤20,

∴t≥20,从而t的最小值为20;

(Ⅲ)∵f'(x)=3ax2+2bx+c,

f′(0)=c
f′(-1)=3a-2b+c
f′(1)=3a+2b+c
,可得6a=f'(-1)+f'(1)-2f'(0).

∵当-1≤x≤1时,|f'(x)|≤1,

∴|f'(-1)|≤1,|f'(0)|≤1,|f'(1)|≤1,

∴6|a|=|f'(-1)+f'(1)-2f'(0)|≤|f'(-1)|+|f'(1)|+2|f'(0)|≤4,

a≤

2
3
,故a的最大值为
2
3

a=

2
3
时,
|f′(0)|=|c|=1
|f′(-1)|=|2-2b+c|=1
|f′(1)|=|2+2b+c|=1
,解得b=0,c=-1,

∴a取得最大值时f(x)=

2
3
x3-x.

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