问题 解答题
已知函数f(x)=-x3+ax2+b(a,b∈R).
(I)当a>0时,求函数y=f(x)的极值;
(II)若函数y=f(x)的图象上任意不同的两点连线的斜率都小于2,求证:-
6
<a<
6

(III)对任意x0∈[0,1],y=f(x)的图象在x=x0处的切线的斜率为k,求证:1≤a≤
3
是|k|≤1成立的充要条件.
答案

(I)f'(x)=-3x2+2ax=-3x(x-

2
3
a) 由f'(x)=0得,x=0或x=
2a
3

而a>0,列出下表

x(-∞,0)0(0,
2a
3
2a
3
2a
3
,+∞)
f'(x)-0+0-
f(x)递减极小值递增极大值递减
所以,当x=0时,f(x)取得极小值,极小值等于b;

当x=

2a
3
,f(x)取得极大值,极大值等于
4a3
27
+b;  …..(4分)

证明:(II)设函数y=f(x)的图象上任意不同的两点P1(x1,y1)、P2(x2,y2),不妨设x1>x2

设x1,x2∈R则k=

f(x2)-f(x1
x2-x1
=-[x12+x1x2+x22-a(x1+x2)]<2

即x12+(x2-a)x1+x22-ax2+2>0,对x1∈R恒成立

∴△=(x2-a)2-4(x22-ax2+2)<0,对x2∈R恒成立

即3x22-2ax2+(8-a2)>0对x2∈R恒成立

∴4a2-12(8-a2)<0

解得a2<6⇒:-

6
<a<
6
;  

(III)k=f'(x)=-3x2+2ax   x∈(0,1),

∴对任意的 x∈(0,1),|k|≤1,即)|-3x2+2ax|≤1对任意的x∈(0,1)恒成立

等价于3x-

1
x
≤2a≤
1
x
+3x
对任意的x∈(0,1)恒成立.

令g(x)=

1
x
+3x,h(x)=3x-
1
x

1
2
h(x)max≤a≤
1
2
g(x)min,x∈(0,1)

1
x
+3x≥2
3
,当且仅当x=
3
3
时“=”成立,∴g(x)min=2
3

h(x)=3x-

1
x
在(0,1)上为增函数∴h(x)max<2

∴1≤a≤

3
是|k|≤1成立的充要条件.

单项选择题
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