函数f(x)=ax3-6ax2+3bx+b,其图象在x=2处的切线方程为3x+y-11=0. (Ⅰ)求函数f(x)的解析式; (Ⅱ)若函数y=f(x)的图象与y=
(Ⅲ)是否存在点P,使得过点P的直线若能与曲线y=f(x)围成两个封闭图形,则这两个封闭图形的面积相等?若存在,求出P点的坐标;若不存在,说明理由. |
(Ⅰ)由题意得f'(x)=3ax2-12ax+3b,f'(2)=-3,
∵图象在x=2处的切线方程为3x+y-11=0.
∴x=2时,y=5,即f(2)=5,
∴
即12a-24a+3b=-3 8a-24a+6b+b=5 4a-b=1 -16a+7b=5
解得a=1,b=3,
∴f(x)=x3-6x2+9x+3.(4分)
(Ⅱ)由f(x)=x3-6x2+9x+3,可得f'(x)=3x2-12x+9,
∴
f′(x)+5x+m=1 3
(3x2-12x+9)+5x+m=x2+x+3+m,1 3
则由题意可得x3-6x2+9x+3=x2+x+3+m有三个不相等的实根,
即g(x)=x3-7x2+8x-m的图象与x轴有三个不同的交点,g'(x)=3x2-14x+8=(3x-2)(x-4),
则g(x),g'(x)的变化情况如下表.
x | (-∞,
|
| (
| 4 | (4,+∞) | ||||||
g'(x) | + | 0 | - | 0 | + | ||||||
g(x) | ↗ | 极大值 | ↘ | 极小值 | ↗ |
2 |
3 |
68 |
27 |
y=f(x)的图象与y=
f′(x)+5x+m的图象有三个不同交点,则有:1 3 g(
)=2 3
-m>068 27 g(4)=-16-m<0
解得-16<m<
.(8分)68 27
(Ⅲ)存在点P满足条件.(9分)
∵f(x)=x3-6x2+9x+3,
∴f'(x)=3x2-12x+9=3(x-1)(x-3),
由f'(x)=0,得x1=1,x2=3.
当x<1时,f'(x)>0;当1<x<3时,f'(x)<0;当x>3时,f'(x)>0.
可知极值点为A(1,7),B(3,3),线段AB中点P(2,5)在曲线y=f(x)上,且该曲线关于点P(2,5)成中心对称.
证明如下:
∵f(x)=x3-6x2+9x+3,
∴f(4-x)=(4-x)3-6(4-x)2+9(4-x)+3=-x3+6x2-9x+7,
∴f(x)+f(4-x)=10.
上式表明,若点A(x,y)为曲线y=f(x)上任一点,其关于P(2,5)的对称点A(4-x,10-y)也在曲线y=f(x)上,曲线y=f(x)关于点P(2,5)对称.
故存在点P(2,5),使得过该点的直线若能与曲线y=f(x)围成两个封闭图形,这两个封闭图形的面积相等.…(12分)