问题 解答题
已知函数f(x)=
1
3
ax3+
1
2
bx2+cx
.(a≠0)
(1)若函数f(x)有三个零点x1,x2,x3,且x1+x2+x3=
9
2
,x1x3=-12,求函数 y=f(x)的单调区间;
(2)若f′(1)=-
1
2
a
,3a>2c>2b,试问:导函数f′(x)在区间(0,2)内是否有零点,并说明理由.
(3)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

解(1)因为f(x)=x(

1
3
ax2+
1
2
bx+c),又x1+x2+x3=
9
2
,x1x3=-12,

所以x2=0,x1+x3=

9
2
x1x3=-12,

因为x1,x3是方程

1
3
ax2+
1
2
bx+c=0的两根,

所以-

3b
2a
=
9
2
3c
a
=-12
,即b=-3a,c=-4a,

从而:f(x)=

1
3
ax3-
3
2
ax2-4ax,

所以f′(x)=ax2-3ax-4a=a(x-4)(x+1).

令  f′(x)=0解得:x=-1,x=4,

当a>0时,y=f(x)的单调递减区间是(-1,4),单调递增区间是(-∞,-1),(4,+∞).

当a<0时,y=f(x)的单调递增区间是(-1,4),单调递减区间是(-∞,-1),(4,+∞).

(2)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.

(3)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

综上所述,

b
a
的取值范围是[-1,-
3
4
)

单项选择题
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