问题 解答题
已知函数f(x)=
-x3+x2+bx+c,(x<1)
alnx,(x≥1)
的图象过点(-1,2),且在点(-1,f(-1))处的切线与直线x-5y+1=0垂直.
(1)求实数b,c的值;
(2)求f(x)在[-1,e](e为自然对数的底数)上的最大值;
(3)对任意给定的正实数a,曲线y=f(x)上是否存在两点P,Q,使得△POQ是以O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上?
答案

(1)由题意可得,当x<1时,f′(x)=-3x2+2x+b,f′(-1)=-3-2+b=b-5.

由( b-5 )(

1
5
)=-1,可得b=0,故 f(x)=-x3+x2+c.

把点(-1,2)代入求得 c=0.

综上可得b=0,c=0.

(2)由以上可得 

-x3+x2(x<1)
alnx(x≥1)
,当-1≤x<1时,f′(x)=-x(3x-2).

 解f′(x)>0得0<x<

2
3
.解f′(x)<0得1≥x>
2
3
或x<0.

∴f(x)在(-1,0)和(

2
3
,1)上单调递减,在(0,
2
3
)上单调递增,

从而f(x)在x=

2
3
处取得极大值为f(
2
3
)=
4
7

又∵f(-1)=2,f(1)=0,∴f(x)在[-1,1)上的最大值为2.

当1≤x≤e时,f(x)=alnx,当a≤0时,f(x)≤0.

当a>0时,f(x)在[1,e]单调递增;∴f(x)在[1,e]上的最大值为a.

∴a≥2时,f(x)在[-1,e]上的最大值为a;当a<2时,f(x)在[-1,e]上的最大值为2.

(3)设点P的横坐标为m(不妨设m>0),则由题意可得点Q的横坐标为-m,且-m<0.

当0<m<1时,点P(m,-m3+m2),点 Q(-m,m3+m2),由K0P•KOQ=-1,可得

(-m2+m)(-m2-m)=-1,m无解.

当m≥1时,点P(m,alnm),点 Q(-m,m3+m2),由K0P•KOQ=-1,可得

alnm
m
•(-m2-m)=-1,即 alnm=
1
m+1
.由于a为正实数,故存在大于1的实数m,满足方程 alnm=
1
m+1

故曲线y=f(x)上存在两点P,Q,使得△POQ是以O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上.

单项选择题
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