问题 解答题
已知函数f(x)=
a
3
x3-
1
2
(a+1)x2+x-
1
3
(a∈R).
(1)函数f(x)的图象在点(-1,f(-1))处的切线方程为12x-y+b=0(b∈R),求a与b的值;
(2)若a<0,求函数f(x)的极值;
(3)是否存在实数a使得函数f(x)在区间[0,2]上有两个零点?若存在,求出a的取值范围;若不存在,说明理由.
答案

(Ⅰ)已知函数f(x)=

a
3
x3-
1
2
(a+1)x2+x-
1
3
(a∈R).

则导数f′(x)=ax2-(a+1)x+1,

函数f(x)的图象在x=-1处的切线方程为12x-y+b=0可知:
f′(-1)=a+(a+1)+1=12,f(-1)=-

a
3
-
1
2
(a+1)-1-
1
3
=-12+b,

解得a=5,b=6;

(2)f′(x)=ax2-(a+1)x+1=a(x-1)(x-

1
a

∵a<0,∴
1
a
<1,
(-∞,
1
a
1
a
1
a
,1)
1(1,+∞)
f′(x)-0+0-
f(x)递减极小值递增极大值递减
∴f(x)极大值=f(
1
a
)=
-2a2+3a-1
6a2
,f(x)极大值=f(1)=-
1
6
(a-1)
(3)f(
1
a
)=
-2a2+3a-1
6a2
=
-(a-1)(2a-1)
6a2
,f(1)=-
1
6
(a-1)
f(2)=
1
3
(2a-1),f(0)=-
1
3
<0,
①当a≤
1
2
时f(x)在[0,1]上为增函数,在[1,2]上为减函数,f(0)=-
1
3
<0,
f(1)=-
1
6
(a-1)>0,f(2)=
1
3
(2a-1)≤0,所以f(x)在区间[0,1],(1,2]上各有一个零点,即在[0,2]上有两个零点;当
1
2
<a≤1时,f(x)在[0,1]上为增函数,在(1,
1
a
)上为减函数,(
1
a
,2)上为增函数,f(0)=-
1
3
<0,
f(1)=-
1
6
(a-1)>0,f(
1
a
)=
-(a-1)(2a-1)
6a2
>0,f(2)=
1
3
(2a-1)>0,
所以f(x)只在区间[0,1]上有一个零点,故在[0,2]上只有一个零点;
③当a>1时,f(x)在[0,
1
a
]上为增函数,在(
1
a
,1)上为减函数,(1,2)上为增函数,f(0)=-
1
3
<0,f(
1
a
)=
-(a-1)(2a-1)
6a2
<0,f(1)=-
1
6
(a-1)<0,f(2)=
1
3
(2a-1)>0,
,所以f(x)只在区间(1,2)上有一个零点,故在[0,2]上只有一个零点;
故存在实数a,当a≤
1
2
时,函数f(x)在区间[0,2]上有两个零点.

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