问题 解答题

(13分)(2011•湖北)设函数f(x)=x3+2ax2+bx+a,g(x)=x2﹣3x+2,其中x∈R,a、b为常数,已知曲线y=f(x)与y=g(x)在点(2,0)处有相同的切线l.

(Ⅰ) 求a、b的值,并写出切线l的方程;

(Ⅱ)若方程f(x)+g(x)=mx有三个互不相同的实根0、x1、x2,其中x1<x2,且对任意的x∈[x1,x2],f(x)+g(x)<m(x﹣1)恒成立,求实数m的取值范围.

答案

(Ⅰ)x﹣y﹣2=0(Ⅱ)(﹣,0)

题目分析:(I) 利用曲线y=f(x)与y=g(x)在点(2,0)处有相同的切线l,可得f(2)=g(2)=0,f'(2)=g'(2)=1.即为关于a、b的方程,解方程即可.

(II)把方程f(x)+g(x)=mx有三个互不相同的实根转化为x1,x2是x2﹣3x+2﹣m=0的两相异实根.求出实数m的取值范围以及x1,x2与实数m的关系,再把f(x)+g(x)<m(x﹣1)恒成立问题转化为求函数f(x)+g(x)﹣mx在x∈[x1,x2]上的最大值,综合在一起即可求出实数m的取值范围.

解:(I) f'(x)=3x2+4ax+b,g'(x)=2x﹣3.

由于曲线y=f(x)与y=g(x)在点(2,0)处有相同的切线l.

故有f(2)=g(2)=0,f'(2)=g'(2)=1.

由此得,解得

所以a=﹣2,b=5..切线的方程为x﹣y﹣2=0.

(II)由(I)得f(x)=x3﹣4x2+5x﹣2,所以f(x)+g(x)=x3﹣3x2+2x.

依题意,方程x(x2﹣3x+2﹣m)=0,有三个互不相等的实根0,x1,x2

故x1,x2是x2﹣3x+2﹣m=0的两相异实根.

所以△=9﹣4(2﹣m)>0,解得m>﹣

又对任意的x∈[x1,x2],f(x)+g(x)<m(x﹣1)恒成立,

特别地取x=x1时,f(x1)+g(x1)<m(x1﹣1)成立,得m<0.

由韦达定理得x1+x2=3>0,x1x2=2﹣m>0.故0<x1<x2

对任意的x∈[x1,x2],x﹣x2≤0,x﹣x1≥0,x>0.

则f(x)+g(x)﹣mx=x(x﹣x1)(x﹣x2)≤0,又f(x1)+g(x1)﹣mx1=0.

所以f(x)+g(x)﹣mx在x∈[x1,x2]上的最大值为0.

于是当m<0,对任意的x∈[x1,x2],f(x)+g(x)<m(x﹣1)恒成立,

综上得:实数m的取值范围是(﹣,0).

点评:本题主要考查函数,导数,不等式等基础知识,同时考查综合运用数学知识进行推理论证的能立,以及函数与方程和特殊与一般的思想.

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