问题 解答题

已知f(x)=x3+bx2+cx-b(b<0)在[-1,0]和[0,2]上有相反的单调性.

(Ⅰ)求c的值;

(Ⅱ)若f(x)的图象上在两点A(m,f(m))、B(n,f(n))处的切线都与y轴垂直,且函数f(x)在区间[m,n]上存在零点,求实数b的取值范围;

(Ⅲ)若函数f(x)在[0,2]和[4,5]上有相反的单调性,在f(x)的图象上是否存在一点M,使得f(x)在点M的切线斜率为2b?若存在,求出M点坐标;若不存在,请说明理由.

答案

(Ⅰ)f'(x)=3x2+2bx+c,…(1分)

由f(x)在[-1,0]和[0,2]上有相反的单调性,

知x=0是f(x)的一个极值点.…(2分)

∴f'(0)=0,得c=0.…(3分)

(Ⅱ)令f'(x)=0,得3x2+2bx=0,∴x1=0,x2=-

2
3
b(b<0).…(4分)

∵f(x)的图象上在两点A(m,f(m))、B(n,f(n))处的切线都与y轴垂直,

∴A,B为f(x)的极值点.…(5分)

m=0,n=-

2
3
b(b<0).…(6分)

f(0)=-b,f(-

2
3
b)=
4
27
b3-b

若f(x)在[0,-

2
3
b]上存在零点.

∵f(0)=-b>0,

f(-

2
3
b)=
4
27
b3-b≤0.…(7分)

∵b<0,∴

4
27
b2≥1,b2
27
4
,∴b≤-
3
3
2
.…(8分)

(Ⅲ)由(Ⅱ),知由f'(x)=0,

x1=0,x2=-

2
3
b(b<0).

∵f(x)在[0,2]和[4,5]上有相反的单调性,f'(x)在[0,2]和[4,5]上有相反的符号,…(9分)

2≤-

2
3
b≤4,

即-6≤b≤-3.…(10分)

假设存在点M(x0,y0)使得f(x)在M处切线斜率为2b,

则f'(x0)=2b,即3x20+2bx0-2b=0,…(11分)

△=4b2+24b=4(b2+6b)=4(b+3)2-3b,

∵-6≤b≤-3,∴-3b≤△≤0,…(12分)

当b=-6时,△=0,

3x02-12x0+12=0得x0=2

故存在这样点M,坐标为(2,-10).…(14分)

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