设函数f(x)=x3+ax2+bx(x>0)的图象与直线y=4相切于M(1,4)。
(Ⅰ)求f(x)=x3+ax2+bx在区间(0,4]上的最大值与最小值;
(Ⅱ)设存在两个不等正数s,t(s<t),当x∈[s,t]时,函数f(x)=x3+ax2+bx的值域是[ks,kt],求正数k的取值范围。
解:(Ⅰ)f′(x)=3x2+2ax+b,
依题意,有:,即
,
解得:,
所以,f(x)=x3-6x2+9x,
f′(x)=3x2-12x+9=3(x-1)(x-3),
由f′(x)=0可得x=1或x=3,
f′(x),f(x)在区间(0,4]上的变化情况为:
x | 0 | (0,1) | 1 | (1,3) | 3 | (3,4) | 4 |
f′(x) |
| + | 0 | - | 0 | + |
|
f(x) | 0 | 增函数 | 4 | 减函数 | 0 | 增函数 | 4 |







即当k∈(,2]时,存在t=
∈[2,3),
∈(0,1],
且f(s) ≥4s=f(t) >f(t),满足要求。
②若函数f(x)在区间[s,t]上单调递增,则0<s<t<1或3<s<t,且,
故s,t是方程x2-6x+9=k的两根,
由于此方程两根之和为3,故[s,t]不可能同在一个单调增区间内;
③若函数f(x)在区间[s,t]上单调递减,则1<s<t<3,,
两式相减并整理得s2(s-3)3=t2(t-3)2,
由1<s<t<3知s(s-3)=t(t-3),即s+t=3,
再将两式相减并除以s-t,得
-k=(s2+st+t2)-6(s+t)+9=(s+t)2-6(s+t)+9-st=-st,即k=st,
所以s,t是方程x2-3x+k=0的两根,
令g(x)=x2-3x+k,
则,
解得2<k<,即存在s=
,t=
满足要求。
综上可得,当<k<
时,即k∈(
,
)时,存在两个不等正数s,t(s<t),使x∈[s,t]时,函数f(x)=x3-6x2+9x的值域恰好是[ks,kt]。