问题 解答题
已知函数f(x)=
1
3
x3-x2+ax+b
的图象在点P(0,f(0))处的切线方程为y=3x-2.
(1)求实数a,b的值;
(2)设g(x)=f(x)+
m
x-1
是[2,+∞)上的增函数.
①求实数m的最大值;
②当m取最大值时,是否存在点Q,使得过点Q的直线若能与曲线y=g(x)围成两个封闭图形,则这两个封闭图形的面积总相等?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,说明理由.
答案

(1)求导函数可得f′(x)=x2-2x+a

∵函数在点P(0,f(0))处的切线方程为y=3x-2,∴

f′(0)=3
f(0)=-2
,∴
a=3
b=-2

(2)①由g(x)=f(x)+

m
x-1
=
1
3
x3-x2+3x-2+
m
x-1
,得g′(x)=x2-2x+3-
m
(x-1)2

∵g(x)是[2,+∞)上的增函数,∴g′(x)≥0在[2,+∞)上恒成立,

x2-2x+3-

m
(x-1)2
≥0在[2,+∞)上恒成立.

设(x-1)2=t,∵x∈[2,+∞),∴t≥1,∴不等式t+2-

m
t
≥0在[1,+∞)上恒成立

当m≤0时,不等式t+2-

m
t
≥0在[1,+∞)上恒成立.

当m>0时,设y=t+2-

m
t
,t∈[1,+∞)

因为y′=1+

m
t2
>0,所以函数y=t+2-
m
t
在[1,+∞)上单调递增,因此ymin=3-m.

∴ymin≥0,∴3-m≥0,即m≤3,又m>0,故0<m≤3.

综上,m的最大值为3.

②由①得g(x)=

1
3
x3-x2+3x-2+
3
x-1
,其图象关于点Q(1,
1
3
)成中心对称.

证明如下:∵g(x)=

1
3
x3-x2+3x-2+
3
x-1

∴g(2-x)=

1
3
(2-x)3-(2-x)2+3(2-x)-2+
3
2-x-1
=-
1
3
x3+x2-3x+
8
3
+
3
1-x

因此,g(x)+g(2-x)=

2
3

∴函数g(x)的图象关于点Q成中心对称.

∴存在点Q(1,

1
3
),使得过点Q的直线若能与函数g(x)的图象围成两个封闭图形,则这两个封闭图形的面积总相等.

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