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.
(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=-
b(b<0).…(4分)2 3
∵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)
则m=0,n=-
b(b<0).…(6分)2 3
又f(0)=-b,f(-
b)=2 3
b3-b4 27
若f(x)在[0,-
b]上存在零点.2 3
∵f(0)=-b>0,
则f(-
b)=2 3
b3-b≤0.…(7分)4 27
∵b<0,∴
b2≥1,b2≥4 27
,∴b≤-27 4
.…(8分)3 3 2
(Ⅲ)由(Ⅱ),知由f'(x)=0,
得x1=0,x2=-
b(b<0).2 3
∵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≤-
b≤4,2 3
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,
由3x02-12x0+12=0得x0=2,
故存在这样点M,坐标为(2,-10).…(14分)