(1)由f(x)=-x3+x2+b,得f′(x)=-3x2+2x=-x(3x-2),
令f′(x)=0,得x=0或.
列表如下:
x | - | (-,0) | 0 | (0,) | | (,1) |
f′(x) | | - | 0 | + | 0 | - |
f(x) | f(-) | ↘ | 极小值 | ↗ | 极大值 | ↘ |
∵
f(-)=+b,
f()=+b,
∴f(-)>f(),
即最大值为f(-)=+b=,∴b=0.…(4分)
(2)由g(x)≥-x2+(a+2)x,得(x-lnx)a≤x2-2x.
∵x∈[1,e],∴lnx≤1≤x,且等号不能同时取,
∴lnx<x,即x-lnx>0,
∴a≤恒成立,即a≤()min.
令t(x)=,(x∈[1,e]),求导得,t′(x)=,
当x∈[1,e]时,x-1≥0,lnx≤1,x+1-2lnx>0,从而t′(x)≥0,
∴t(x)在[1,e]上为增函数,∴tmin(x)=t(1)=-1,∴a≤-1.…(8分)
(3)由条件,F(x)=,
假设曲线y=F(x)上存在两点P,Q满足题意,则P,Q只能在y轴两侧,
不妨设P(t,F(t))(t>0),则Q(-t,t3+t2),且t≠1.
∵△POQ是以O(O为坐标原点)为直角顶点的直角三角形,∴•=0,
∴-t2+F(t)(t3+t2)=0…(*),…(10分)
是否存在P,Q等价于方程(*)在t>0且t≠1时是否有解.
①若0<t<1时,方程(*)为-t2+(-t3+t2)(t3+t2)=0,化简得t4-t2+1=0,此方程无解;…(11分)
②若t>1时,(*)方程为-t2+alnt•(t3+t2)=0,即=(t+1)lnt,
设h(t)=(t+1)lnt(t>1),则h′(t)=lnt++1,
显然,当t>1时,h′(t)>0,即h(t)在(1,+∞)上为增函数,∴h(t)的值域为(h(1),+∞),即(0,+∞),∴当a>0时,方程(*)总有解.
∴对任意给定的正实数a,曲线y=F(x)上总存在两点P,Q,使得△POQ是以O(O为坐标原点)为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上.…(14分)