已知关于x的函数f(x)=
(Ⅰ)如果函数f(x)在x=1处有极值-
(Ⅱ)若|b|>1,证明对任意的c,都有M>2 (Ⅲ)若M≧K对任意的b、c恒成立,试求k的最大值. |
(I)∵f'(x)=-x2+2bx+c,由f(x)在x=1处有极值-4 3
可得f′(1)=-1+2b+c=0 f(1)=-
+b+c+bc=-1 3 4 3
解得
,或b=1 c=-1 b=-1 c=3
若b=1,c=-1,则f'(x)=-x2+2x-1=-(x-1)2≤0,此时f(x)没有极值;
若b=-1,c=3,则f'(x)=-x2-2x+3=-(x+1)(x-1)
当x变化时,f(x),f'(x)的变化情况如下表:
x | (-∞,-3) | -3 | (-3,1) | 1 | (1,+∞) | ||
f'(x) | - | 0 | + | 0 | - | ||
f(x) | ↘ | 极小值-12 | ↗ | 极大值-
| ↘ |
4 |
3 |
(Ⅱ)证法1:g(x)=|f'(x)|=|-(x-b)2+b2+c|
当|b|>1时,函数y=f'(x)的对称轴x=b位于区间[-1.1]之外.
∴f'(x)在[-1,1]上的最值在两端点处取得
故M应是g(-1)和g(1)中较大的一个,
∴2M≥g(1)+g(-1)=|-1+2b+c|+|-1-2b+c|≥|4b|>4,即M>2
证法2(反证法):因为|b|>1,所以函数y=f'(x)的对称轴x=b位于区间[-1,1]之外,
∴f'(x)在[-1,1]上的最值在两端点处取得.
故M应是g(-1)和g(1)中较大的一个
假设M≤2,则M=maxg{(-1),g(1),g(b)}
将上述两式相加得:4≥|-1-2b+c|+|-1+2b+c|≥4|b|>4,导致矛盾,∴M>2
(Ⅲ)解法1:g(x)=|f'(x)|=|-(x-b)2+b2+c|
(1)当|b|>1时,由(Ⅱ)可知f'(b)-f'(±1)=b(∓1)2≥0;
(2)当|b|≤1时,函数y=f'(x)的对称轴x=b位于区间[-1,1]内,
此时M=max{g(-1),g(1),g(b)}
由f'(1)-f'(-1)=4b,有f'(b)-f'(±1)=b(∓1)2≥0
①若-1≤b≤0,则f'(1)≤f'(-1)≤f'(b),∴g(-1)≤max{g(1),g(b)},
于是M=max{|f′(1),|f′(b)|}≥
(|f′(1)|+f′(b)|)≥1 2
|f′(1)-f′(b)|=1 2
(b-1)2≥1 2 1 2
②若0<b≤1,则f'(-1)≤f'(1)≤f'(b),∴g(1)≤maxg(-1),g(b)
于是M=max{|f′(-1)|,|f′(b)|}≥
(|f′(-1)|+|f′(b)|)≥1 2
|f′(-1)-f′(b)|=1 2
(b+1)2>1 2 1 2
综上,对任意的b、c都有M≥1 2
而当b=0,c=
时,g(x)=|-x2+1 2
|在区间[-1,1]上的最小值M=1 2 1 2
故M≥k对任意的b、c恒成立的k的最大值为
.1 2
解法2:g(x)=|f'(x)|=|-(x-b)2+b2+c|
(1)当|b|>1时,由(Ⅱ)可知M>2
(2)当|b|≤1
y=f'(x)时,函数的对称轴x=b位于区间[-1,1]内,
此时M=max{g(-1),g(1),g(b)}
4M≥g(-1)+g(1)+2g(h)=|-1-2b+c|+|-1+2b+c|+2|b2+c|≥|-1-2b+c+(-1+2b+c)-2(b2+c)|=|2b2+2|≥2,
即M≥1 2
下同解法1