问题 解答题
(Ⅰ)已知函数f(x)=x3-x,其图象记为曲线C.
(i)求函数f(x)的单调区间;
(ii)证明:若对于任意非零实数x1,曲线C与其在点P1(x1,f(x1))处的切线交于另一点P2(x2,f(x2)),曲线C与其在点P2(x2,f(x2))处的切线交于另一点P3(x3,f(x3)),线段P1P2,P2P3与曲线C所围成封闭图形的面积记为S1,S2.则
S1
S2
为定值;
(Ⅱ)对于一般的三次函数g(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0),请给出类似于(Ⅰ)(ii)的正确命题,并予以证明.
答案

(Ⅰ)(i)由f(x)=x3-x得f′(x)=3x2-1=3(x-

3
3
)(x+
3
3
),

当x∈(-∞,-

3
3
)和(
3
3
,+∞)时,f′(x)>0;

当x∈(-

3
3
3
3
)时,f′(x)<0,

因此,f(x)的单调递增区间为(-∞,-

3
3
)和(
3
3
,+∞),单调递减区间为(-
3
3
3
3
);

(ii)曲线C与其在点P1处的切线方程为y=(3x12-1)(x-x1)+x13-x1,即

即y=(3x12-1)x-2x13,由

y=(3
x31
-1)x-
2x31
y=x3-1

解得x=x1或x=-2x1故x2=-2x1

进而有S1=|

-x1x1
(x3-3x13x+2x13)dx|=
27
4
x41
,用x2代替x1,重复上述计算过程,可得

x3=-2x2和S2=

27
4
x42
,∴
S1
S2
=
1
16
;图形

(Ⅱ)类似于(Ⅰ)(ii)的正确命题为:

若对于任意不等于-

b
3a
的实数x1,曲线C′与其在点P1(x1,g(x1))处的切线交于另一点P2(x2,g(x2)),

曲线C′与其在点P2(x1,g(x1))处的切线交于另一点P3(x3,g(x1)),线段P1P2、P2P3与曲线C′所围成封闭

图形的面积分别记为S1,S2,则

S1
S2
为定值;

证明如下:

因为平移变换不改变面积的大小,

故可将曲线y=g(x)的对称中心(-

b
3a
,g(-
b
3a
))

平移至坐标原点,因而不妨设g(x)=ax3+hx,且x1≠0,类似(Ⅰ)(ii)的计算可得:S1=

27
4
a21
,S2=
27×16
4
a21
≠0
,故
S1
S2
=
1
16

问答题
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