问题 解答题

已知函数f(x)=ax3+bx2,f(x)在点(3,f(3))处的切线方程为12x+2y-27=0.

(Ⅰ)求函数f(x)的解析式;

(Ⅱ)若对任意的x∈[1,+∞),f′(x)≤klnx恒成立,求实数k的取值范围.

答案

(Ⅰ)将x=3代入直线方程得y=-

9
2

∵点(3,f(3))也在函数f(x)=ax3+bx2的图象上,∴27a+9b=-

9
2

再由f'(x)=3ax2+2bx,f'(3)=-6,∴27a+6b=-6②

联立①②,解得a=-

1
3
,b=
1
2

f(x)=-

1
3
x3+
1
2
x2

(Ⅱ)由f'(x)=-x2+x,∴f′(x)≤klnx恒成立,

即-x2+x≤klnx在x∈[1,+∞)上恒成立;

也就是x2-x+klnx≥0在x∈[1,+∞)恒成立;

设g(x)=x2-x+klnx,

∵g(1)=0,

∴只需对任意x∈[1,+∞)有g(x)≥g(1)即可.

g′(x)=2x-1+

k
x
=
2x2-x+k
x
,x∈[1,+∞)

设h(x)=2x2-x+k,

(1)当△=1-8k≤0,即k≥

1
8
时,h(x)≥0,∴g'(x)≥0,

∴g(x)在[1,+∞)单调递增,

∴g(x)≥g(1).

(2)当△=1-8k>0,即k<

1
8
时,设x1
x 2
是方程2x2-x+k=0的两根且x1<x2

x1+

x 2
=
1
2
,可知x1
1
2
,要使对任意x∈[1,+∞)有g(x)≥g(1),

只需x2≤1,即2×12-1+k≥0,

∴k+1≥0,k≥-1

-1≤k<

1
8

综上分析,实数k的取值范围为[-1,+∞).

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