设函数f(x)=
(I)若曲线y=f(x)与曲线y=g(x)在它们的交点(1,c)处具有公共切线,求a,b的值; (II)当a=1-2b时,若函数f(x)+g(x)在区间(-2,0)内恰有两个零点,求a的取值范围; (III)当a=1-2b=1时,求函数f(x)+g(x)在区间[t,t+3]上的最大值. |
(I)f'(x)=x2-a,g'(x)=2bx.
因为曲线y=f(x)与曲线y=g(x)在它们的交点(1,c)处具有公共切线,
所以f(1)=g(1),且f'(1)=g'(1),即
-a=b+2b-1,且1-a=2b,1 3
解得a=
,b=1 3
.1 3
(II)记h(x)=f(x)+g(x),
当a=1-2b时,h(x)=
x3+1 3
x2-ax-a,h'(x)=x2+(1-a)x-a=(x+1)(x-a),1-a 2
令h'(x)=0,得x1=-1,x2=a>0.
当x变化时,h'(x),h(x)的变化情况如下表:
x | (-∞,-1) | -1 | (-1,a) | a | (a,+∞) |
h'(x) | + | 0 | - | 0 | + |
h(x) | ↗ | 极大值 | ↘ | 极小值 | ↗ |
故h(x)在区间(-2,-1)内单调递增,在区间(-1,0)内单调递减,
从而函数h(x)在区间(-2,0)内恰有两个零点,当且仅当
,解得0<a<h(-2)<0 h(-1)>0 h(0)<0
,1 3
所以a的取值范围是(0,
).1 3
(III)记h(x)=f(x)+g(x),当a=1-2b=1时,h(x)=
x3-x-1.1 3
由(II)可知,函数h(x)的单调递增区间为(-∞,-1),(1,+∞);单调递减区间为(-1,1).
①当t+3<-1时,即t<-4时,h(x)在区间[t,t+3]上单调递增,
所以h(x)在区间[t,t+3]上的最大值为h(t+3)=
(t+3)3-(t+3)-1=1 3
t3+3t2+8t+5;1 3
②当t<-1且-1≤t+3<1,即-4≤t<-2时,h(x)在区间[t,-1)上单调递增,在区间[-1,t+3]上单调递减,
所以h(x)在区间[t,t+3]上的最大值为h(-1)=-
;1 3
当t<-1且t+3≥1,即-2≤t<-1时,t+3<2且h(2)=h(-1)=-
,1 3
所以h(x)在区间[t,t+3]上的最大值为h(-1)=-
;1 3
③当-1≤t<1时,t+3≥2>1,h(x)在区间[t,1)上单调递减,在区间[1,t+3]上单调递增,
而最大值为h(t)与h(t+3)中的较大者.
由h(t+3)-h(t)=3(t+1)(t+2)知,当-1≤t<1时,h(t+3)≥h(t),
所以h(x)在区间[t,t+3]上的最大值为h(t+3)=
t3+3t2+8t+5;1 3
④当t≥1时,h(x)在区间[t,t+3]上单调递增,
所以h(x)在区间[t,t+3]上的最大值为h(t+3)=
t3+3t2+8t+5.1 3