设函数f(x)=
(1)设点A(-a,f(-a)),求证:过点A的切线有且只有一条;并求出该切线方程. (2)若过点(0,0)可作曲线y=f(x)的三条切线,求a的取值范围; (3)设曲线y=f(x)在点(x1,f(x1)),(x2,f(x2))(x1≠x2)处的切线都过点(0,0),证明:f′(x1)≠f′(x2). |
(1)证明:由f(x)=
x3+ax2+bx+c(a<0),得:f′(x)=x2+2ax+b,1 3
由题意可得f′(0)=0,f(0)=-1,解得b=0,c=-1.
∴f(x)=
x3+ax2-1.1 3
经检验,f(x)在x=0处取得极大值.
设切点为(x0,y0),则切线方程为y-y0=f′(x0)(x-x0)
即为y=(x02+2ax0)x-
x03-ax02-12 3
把(-a,f(-a))代入方程可得x03+3ax02+3a2x0+a3=0,
即(x0+a)3=0,所以x0=-a.
即点A为切点,且切点是唯一的,故切线有且只有一条.
所以切线方程为a2x+y+
a3+1=0;1 3
(2)因为切线方程为y=(x02+2ax0)x-
x03-ax02-1,2 3
把(0,0)代入可得
x03+ax02+1=0,2 3
因为有三条切线,故方程得
x03+ax02+1=0有三个不同的实根.2 3
设g(x)=
x3+ax2+1(a<0)2 3
g′(x)=2x+2ax,令g′(x)=2x+2ax=0,可得x=0和x=-a.
当x∈(-∞,0)时,g′(x)>0,g(x)为增函数,
当x∈(0,-a)时,g′(x)<0,g(x)为减函数,
当x∈(-a,+∞)时,g′(x)>0,g(x)为增函数,
所以,当x=0时函数g(x)取得极大值为g(0)=1>0.
当x=-a时函数g(x)取得极小值,
极小值为g(-a)=
×(-a)3+a•(-a)2+1=2 3
a3+1.1 3
因为方程有三个根,故极小值小于零,
a3+1<0,所以a<-1 3
.3 3
(3)证明:假设f′(x1)=f′(x2),则x12+2ax1=x22+2ax2,
所以(x1-x2)(x1+x2)=-2a(x1-x2)
因为x1≠x2,所以x1+x2=-2a.
由(2)可得
,两式相减可得
x13+ax12+1=02 3
x23+ax22+1=02 3
(x23-x13)+a(x22-x12)=0.2 3
因为x1≠x2,故
(x22+x1x2+x12)+a(x1+x2)=0.2 3
把x1+x2=-2a代入上式可得,x22+x1x2+x12=3a2,
所以(x1+x2)2-x1x2=3a2,(-2a)2-x1x2=3a2.
所以x1x2=a2.
又由x1x2<(
)2=(x1+x2 2
)2=a2,这与x1x2=a2矛盾.-2a 2
所以假设不成立,即证得f′(x1)≠f′(x2).