已知函数f(x)=-x3+ax2+bx+c在(-∞,0)上是减函数,在(0,1)上是增函数,函数f(x)在R上有三个零点,且1是其中一个零点.
(1)求b的值;
(2)求f(2)的取值范围;
(3)试探究直线y=x-1与函数y=f(x)的图象交点个数的情况,并说明理由.
(1)∵f(x)=-x3+ax2+bx+c,
∴f'(x)=-3x2+2ax+b.
∵f(x)在(-∞,0)上是减函数,在(0,1)上是增函数,
∴当x=0时,f(x)取到极小值,即f'(0)=0.∴b=0.
(2)由(1)知,f(x)=-x3+ax2+c,
∵1是函数f(x)的一个零点,即f(1)=0,∴c=1-a.
∵f'(x)=-3x2+2ax=0的两个根分别为x1=0,x2=
.2a 3
∵f(x)在(0,1)上是增函数,且函数f(x)在R上有三个零点,
∴x2=
>1,即a>2a 3
.3 2
∴f(2)=-8+4a+(1-a)=3a-7>-
.5 2
(3)由(2)知f(x)=-x3+ax2+1-a,且a>
.3 2
要讨论直线y=x-1与函数y=f(x)图象的交点个数情况,
即求方程组y=x-1 y=-x3+ax2+1-a
解的个数情况:由-x3+ax2+1-a=x-1,得(x3-1)-a(x2-1)+(x-1)=0.
即(x-1)(x2+x+1)-a(x-1)(x+1)+(x-1)=0.
即(x-1)[x2+(1-a)x+(2-a)]=0.∴x=1或x2+(1-a)x+(2-a)=0.
由方程x2+(1-a)x+(2-a)=0,(*)
得△=(1-a)2-4(2-a)=a2+2a-7.∵a>
,3 2
若△<0,即a2+2a-7<0,解得
<a<23 2
-1.此时方程(*)无实数解.2
若△=0,即a2+2a-7=0,解得a=2
-1.此时方程(*)有一个实数解x=2
-1.2
若△>0,即a2+2a-7>0,解得a>2
-1.2
此时方程(*)有两个实数解,分别为
x1=
,x2=a-1- a2+2a-7 2
.a-1+ a2+2a-7 2
且当a=2时,x1=0,x2=1.
综上所述,当
<a<23 2
-1时,直线y=x-1与函数y=f(x)的图象有一个交点.2
当a=2
-1或a=2时,直线y=x-1与函数y=f(x)的图象有二个交点.2
当a>2
-1且a≠2时,直线y=x-1与函数y=f(x)的图象有三个交点.2