设函数y=f（x）在（a，b）上的导函数为f′（x），f′（x）在（a

问题解答题

设函数y=f（x）在（a，b）上的导函数为f′（x），f′（x）在（a，b）上的导函数为f″（x），若在（a，b）上，f″（x）＜0恒成立，则称函数f（x）在（a，b）上为“凸函数”．已知f(x)=

x4-

mx3-

x2．
（Ⅰ）若f（x）为区间（-1，3）上的“凸函数”，试确定实数m的值；
（Ⅱ）若当实数m满足|m|≤2时，函数f（x）在（a，b）上总为“凸函数”，求b-a的最大值．

答案

由函数f(x)=

x4-

mx3-

x2得，f″（x）=x²-mx-3（3分）

（Ⅰ）若f（x）为区间（-1，3）上的“凸函数”，则有f″（x）=x²-mx-3＜0在区间（-1，3）上恒成立，

由二次函数的图象，当且仅当

f″(-1)=1+m-3≤0

f″(3)=9-3m-3≤0

，

即

m≤2

m≥2

⇔m=2．（7分）

（Ⅱ）当|m|≤2时，f″（x）=x²-mx-3＜0恒成立⇔当|m|≤2时，mx＞x²-3恒成立．（8分）

当x=0时，f″（x）=-3＜0显然成立．（9分）

当x＞0，x-

＜m

∵m的最小值是-2．

∴x-

＜-2．

从而解得0＜x＜1（11分）

当x＜0，x-

＞m

∵m的最大值是2，∴x-

＞2，

从而解得-1＜x＜0．（13分）

综上可得-1＜x＜1，从而（b-a）_max=1-（-1）=2（14分）