问题 解答题
已知函数f(x)=
1
3
ax3+
1
2
bx2+cx

(Ⅰ)若函数f(x)有三个零点x1,x2,x3,且x1+x2+x3=
9
2
,x2x3=6,f(-1)=
5
6
,求函数f(x)的单调区间;
(Ⅱ)若f′(1)=-
1
2
a
,3a>2c>2b,求证:导函数f'(x)在区间(0,2)内至少有一个零点;
(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,若导函数f'(x)的两个零点之间的距离不小于
3
,求
b
a
的取值范围.
答案

(I)因为f(x)=x(

1
3
ax2+
1
2
bx+c),又x1+x2+x3=
9
2
x2x3=6
,则x1=0,x2+x3=
9
2
x2x3=6

因为x2,x3是方程

1
3
ax2+
1
2
bx+c=0的两根,则-
3b
2a
=
9
2
3c
a
=6
.即b=-3a,c=2a.

f(1)=

5
6
,即
1
3
a+
1
2
b+c=
5
6
,所以,
1
3
a-
3
2
a+2a=
5
6
,即a=1,从而b=-3,c=2.

所以,f(x)=

1
3
x3-
3
2
x2+2x.  因为f'(x)=x2-3x+2,由x2-3x+2<0,得1<x<2.

故f(x)的单调递减区间是(1,2),单调递增区间是(-∞,1),(2+∞).

(Ⅱ)因为f'(x)=ax2+bx+c,f′(1)=-

1
2
a,所以a+b+c=-
1
2
a
,即3a+2b+2c=0.

因为3a>2c>2b,所以3a>0,2b<0,即a>0,b<0.

于是f′(1)=-

a
2
<0,f'(0)=c,f'(2)=4a+2b+c=4a-(3a+2c)+c=a-c.

(1)当c>0时,因为f′(0)=c>0,f′(1)=-

a
2
<0,则f'(x)在区间(0,1)内至少有一个零点.

(2)当c≤0时,因为f′(1)=-

a
2
<0,f′(2)=a-c>0,则f'(x)在区间(1,2)内至少有一零点.

故导函数f'(x)在区间(0,2)内至少有一个零点.

(Ⅲ)设m,n是导函数f'(x)=ax2+bx+c的两个零点,则m+n=-

b
a
mn=
c
a
=-
3
2
-
b
a

所以|m-n|=

(m+n)2-4mn
=
(-
b
a
)
2
-4(-
3
2
-
b
a
)
=
(
b
a
+2)
2
+2

由已知,

(
b
a
+2)
2
+2
3
,则(
b
a
+2)2+2≥3
,即(
b
a
+2)2≥1

所以

b
a
+2≥1或
b
a
+2≤-1,即
b
a
≥-1
b
a
≤-3

又2c=-3a-2b,3a>2c>2b,所以,3a>-3a-2b>2b,即 -3a<b<-

3
4
a.

因为a>0,所以-3<

b
a
<-
3
4

综上分析,

b
a
的取值范围是[-1,-
3
4
)

单项选择题 A1型题
单项选择题