问题 解答题
已知函数f(x)=ax3+bx2+(b-a)x(a,b是不同时为零的常数),其导函数为f'(x).
(1)当a=
1
3
时,若不等式f′(x)>-
1
3
对任意x∈R恒成立,求b的取值范围;
(2)若函数f(x)为奇函数,且在x=1处的切线垂直于直线x+2y-3=0,关于x的方程f(x)=-
1
4
t
在[-1,t](t>-1)上有且只有一个实数根,求实数t的取值范围.
答案

(1)当a=

1
3
时,f′(x)=x2+2bx+b-
1
3
,…(1分)

依题意 f′(x)=x2+2bx+b-

1
3
>-
1
3
即x2+2bx+b>0恒成立

∴△=4b2-4b<0,解得 0<b<1

所以b的取值范围是(0,1)…(4分)

(2)因为f(x)=ax3+bx2+(b-a)x为奇函数,所以b=0,所以f(x)=ax3-ax,f'(x)=3ax2-a.

又f(x)在x=1处的切线垂直于直线x+2y-3=0,所以a=1,即f(x)=x3-x.…(6分)

∴f(x)在(-∞,-

3
3
),(
3
3
,+∞)
上是单调递增函数,在[-
3
3
3
3
]
上是单调递减函数,

由f(x)=0解得x=±1,x=0,…(7分)

法一:如图所示,作y=f(x)与y=-

t
4
的图象,若只有一个交点,则

①当-1<t≤-

3
3
时,f(t)≥-
1
4
t≥0
,即t3-t≥-
t
4
,解得-
3
2
≤t≤-
3
3

②当-

3
3
<t<0时,f(t)>-
1
4
t≥0
,解得-
3
3
<t<0
;③当t=0时,不成立;

④当0<t≤

3
3
时,f(t)≤-
1
4
t<0
,即t3-t≤-
t
4
,解得0<t≤
3
3

⑤当1≥t>

3
3
时,f(t)<-
1
4
t<0
,解得
3
3
<t<
3
2

⑥当t>1时,1-

t
4
=f(
3
3
)⇒t=
8
3
9
.y=-
t
4
…(13分)

综上t的取值范围是-

3
2
≤t<0或0<t<
3
2
t=
8
3
9
.…(14分)

法二:作y=f(x)与y=-

1
4
x的图知交点横坐标为x=±
3
2
,x=0

x∈[-

3
2
,0)∪(0,
3
2
)∪{
8
3
9
}
时,过y=-
1
4
x
图象上任意一点向左作平行于x轴的直线与y=f(x)都只有唯一交点,当x取其它任何值时都有两个或没有交点.

所以当t∈[-

3
2
,0)∪(0,
3
2
)∪{
8
3
9
}
时,方程f(x)=-
1
4
t
在[-1,t](t>-1)上有且只有一个实数根.

单项选择题
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