问题 解答题

已知函数f(x)=-x3+ax2+b(a,b∈R)

(1)若函数f(x)在(0,2)上是增函数,求实数a的取值范围;

(2)设x1,x2,x3为方程f(x)=0的三个根,且x1∈(-1,0),x2∈(0,1),x3(-∞,-1)∪(1,+∞),求证:|a|>1.

答案

(1)由题意,得f′(x)=-3x2+2ax 

令f′(x)=0,解得x=0或x=

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a

当a<0时,由f′(x)>0,解得

2
3
a<x<0,

∴f(x)在(

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a,0)上是增函数,与题意不符,舍去      

当a=0时,由f′(x)=-3x2≤0,

∴f(x)在(-∞,+∞)上是减函数与题意不符,舍去   

当a>0时,由f′(x)>0,解得0<x<

2
3
a

∴f(x)在(0,

2
3
a)上是增函数,

又∵f(x)在(0,2)上是增函数,

所以

2
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a≥2,解得a≥3   

综上,a的取值范围为[3,+∞)         

另要使f(x)在(0,2)上是增函数,只需f′(x)在(0,2)上恒大于或等于零

∵f′(x)=)=-3x2+2ax 的图象是开口向下的抛物线,且过定点(0,0)

∴只需

f′(0)≥0
f′(2)≥0
,即
0≥0
-3×4+4a≥0

a≥3,即a的取值范围为[3,+∞)      

(2)因为方程f(x)=-x3+ax2+b=0最多只有3个根,

由题意得在区间(-1,0)内仅有一根,

∴f(-1)f(0)=b(1+a+b)<0,①

由题意得在区间(0,1)内仅有一根,

∴f(0)•f(1)=b(-1+a+b)<0      ②

当b=0时,∵f(0)=0,

∴f(x)=0有一根0,这与题意不符,

∴b≠0

当b>0时,由①得1+a+b<0,即a<-b-1,

由②得-1+a+b<0,即a<-b+1,

∵-b-1<-b+1,∴a<-b-1<-1,

即a<-1    

当b<0时,由①得1+a+b>0,即a>-b-1,

由②得-1+a+b>0,即a>-b+1,

∵-b-1<-b+1,∴a>-b+1>1,

即a>1  

综上,|a|>1

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