问题 解答题
已知函数f(x)=-
1
3
x3+bx2+cx+bc,
(1)若函数f(x)在x=1处有极值-
4
3
,试确定b、c的值;
(2)在(1)的条件下,曲线y=f(x)+m与x轴仅有一个交点,求实数m的取值范围;
(3)记g(x)=|f′(  x)|(-1≤x≤1)的最大值为M,若M≥k对任意的b、c恒成立,试求k的取值范围.
(参考公式:x3-3bx2+4b3=(x+b)(x-2b)2
答案

(1)解

f(1)=-
4
3
f/(1)=0
b=1
c=-1
b=-1
c=3
.…(2分)

b=1
c=-1
f(x)=-
1
3
x3+x2-x-1
,f'(x)=-x2+2x-1=-(x-1)2≤0f(x)在R上单调递减,在x=1处无极值;

b=-1
c=3
f(x)=-
1
3
x3-x2+3x-3
,f'(x)=-x2-2x+3=-(x-1)(x+3),

直接讨论知,f(x)在x=1处有极大值,所以

b=-1
c=3
为所求.…(4分)

(2)由(1)y=f(x)+m=-

1
3
x3-x2+3x-3+m,y极小值=m-12,y极大值=m-
4
3
,…(6分)

当y极小值=m-12>0,或y极大值=m-

4
3
<0,曲线y=f(x)+m与x轴仅有一个交点.…(8分)

因此,实数m的取值范围是m>12或m<

4
3
.…(9分)

(3)g(x)=|-(x-b)2+b2+c|.若|b|>1,

则f'(x)在[-1,1]是单调函数,M=max{|f'(-1)|,|f'(1)|}={|-1+2b+c|,|-1-2b+c|},因为f'(1)与f'(-1)之差的绝对值|f'(1)-f'(-1)|=|4b|>4,所以M>2.…(11分)

若|b|≤1,f'(x)在x=b∈[-1,1]取极值,

则M=max{|f'(-1)|,|f'(1)|,|f'(b)|},f'(b)-f'(±1)=(b∓1)2

若-1≤b<0,f'(1)≤f'(-1)≤f'(b),M=max{|f′(1)|,|f′(b)|}≥

1
2
|f′(1)-f′(b)|=
1
2
(b-1)2
1
2

若0≤b≤1,f'(-1)≤f'(1)≤f'(b),M=max{|f'(-1)|,|f'(b)|}

1
2
|f′(-1)-f′(b)|=
1
2
(b+1)2
1
2

当b=0,c=

1
2
时,g(x)=|f′(x)|=|-x2+
1
2
|
在[-1,1]上的最大值M=
1
2
.…(13分)

所以,k的取值范围是(-∞,

1
2
].…(14分)

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