问题 解答题

已知函数f(x)=x(x-a)2+b在x=2处有极大值.

(Ⅰ)求a的值;

(Ⅱ)若过原点有三条直线与曲线y=f(x)相切,求b的取值范围;

(Ⅲ)当x∈[-2,4]时,函数y=f(x)的图象在抛物线y=1+45x-9x2的下方,求b的取值范围

答案

(Ⅰ)f(x)=x(x-a)2+b=x3-2ax+a2x+b,

f'(x)=3x2-4ax+a2

f'(2)=12-8a+a2=0,解得a=2,a=6,

当a=2时,函数在x=2处取得极小值,舍去;

当a=6时,f'(x)=3x2-24x+36=3(x-2)(x-6),函数在x=2处取得极大值,符合题意,

∴a=6.

(Ⅱ)f(x)=x3-12x2+36x+b,

设切点为(x0,x03-12x02+36x0+b),则切线斜率为f'(x)=3x02-24x0+36,切线方程为

y-x03+12x02-36x0-b=(3x02-24x0+36)(x-x0),

即y=(3x02-24x0+36)x-2x03+12x02+b,

∴-2x03+12x02+b=0

∴b=2x03-12x02

令g(x)=2x3-12x2,则g'(x)=6x2-24x=6x(x-4),

由g'(x)=0得,x1=0,x2=4.

函数g(x)的单调性如下:

∴当-64<b<0时,方程b=g(x)有三个不同的解,过原点有三条直线与曲线y=f(x)相切.

(Ⅲ)∵当x∈[-2,4]时,函数y=f(x)的图象在抛物线y=1+45x-9x2的下方,

∴x3-12x2+36x+b<1+45x-9x2在x∈[-2,4]时恒成立,

即b<-x3+3x2+9x+1在x∈[-2,4]时恒成立.

令h(x)=-x3+3x2+9x+1,则h'(x)=-3x2+6x+9=-3(x-3)(x+1),

由h'(x)=0得,x1=-1,x2=3.

∵h(-2)=3,h(-1)=-4,h(3)=28,h(4)=21,

∴h(x)在[-2,4]上的最小值是-4,b<-4.

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