问题 解答题
已知函数f(x)=x2(x-a)+bx
(Ⅰ)若a=3,b=l,求函数f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(Ⅱ)若b=a+
10
3
,函数f(x)在(1,+∞)上既能取到极大值又能取到极小值,求a的取值范围;
(Ⅲ)若b=0,不等式
f(x)
x
+
1nx+1≥0对任意的x∈[
1
2
,+∞)
恒成立,求a的取值范围.
答案

(Ⅰ)若a=3,b=l,则f(x)=x3-3x2+x,∴f′(x)=3x2-6x+1

∴f′(1)=3×12-6+1=-2,f(1)=-1

∴函数f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y+1=-2(x-1),即y=-2x+1;

(Ⅱ)∵b=a+

10
3
,∴f(x)=x3-ax2+(a+
10
3
)x,∴f′(x)=3x2-2ax+a+
10
3

∵函数f(x)在(1,+∞)上既能取到极大值又能取到极小值,

4a2-12(a+
10
3
)>0
2a
6
>1
3-2a+a+
10
3
>0
,∴5<a<
19
3

(Ⅲ)若b=0,则f(x)=x2(x-a)

∴不等式

f(x)
x
+1nx+1≥0对任意的x∈[
1
2
,+∞)
恒成立,可化为x+
lnx
x
+
1
x
≥a对任意的x∈[
1
2
,+∞)
恒成立,

设g(x)=x+

lnx
x
+
1
x
,则g′(x)=
x2-lnx
x2

设h(x)=x2-lnx,则h′(x)=

2x2-1
x
(x≥
1
2

令h′(x)<0,∵x≥

1
2
,∴可得
1
2
≤x<
2
2
;h′(x)>0,∵x≥
1
2
,∴可得x>
2
2

∴h(x)在[

1
2
2
2
)上单调递减,在(
2
2
,+∞)上单调递增

∴h(x)的最小值为h(

2
2
)=
1
2
-ln
2
2
>0

∴g′(x)>0,∴g(x)在x∈[

1
2
,+∞)上单调递增

∴g(x)的最小值为g(

1
2
)=
5
2
-2ln2

∴a≤

5
2
-2ln2.

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