问题 解答题
已知函数f(x)=
1
3
x3+ax2+bx
的极大值点为x=-1.
(Ⅰ)用实数a来表示实数b,并求a的取值范围;
(Ⅱ)当x∈[-1,2]时,f(x)的最小值为-
2
3
,求a的值;
(Ⅲ)设A(-1,f(-1)),B(2,f(2)),A,B两点的连线斜率为k.求证:必存在x0∈(-1,2),使f(x0)=k.
答案

(Ⅰ)f(x0)=x2+2ax+b,由题设知f(-1)=0

∴b=2a-1

韦达定理得另一极值点x=-b=1-2a,因为x=-1为极大值点

故1-2a>-1,

∴a<1

(Ⅱ)f(x)在(-∞,-1)上递增,在(-1,1-2a)递减,在(1-2a,+∞)上递增,

故当x∈[-1,2]时,分情况如下:

①1-2a≥2,即a≤-

1
2
时,f(x)在x∈[-1,2]上单调递减

f(x)min=f(2)=8a+

2
3
=-
2
3

解得a=-

1
6
,不合条件,舍去

②1-2a<2,即-

1
2
<a<1时,

f(x)min=f(1-2a)=

1
3
(1-2a)3+a(1-2a)2-(1-2a)2=
1
3
(1-2a)2(a-2)

1
3
(1-2a)2(a-2)=-
2
3
,化简得a(2a-3)2=0,a=0或a=
3
2
,取a=0

综上,故所求的a=0

(Ⅲ)k=

f(2)-f(-1)
2-(-1)
=3a,即证x02+2ax0+b=3a

即证方程x2+2ax-a-1=0(a<1)在x∈(-1,2)上有实数解

记g(x)=x2+2ax-a-1=0(a<1),

g(-1)=-3a,g(2)=3a+3

①当g(-1)•g(2)=-3a(a+1)<0,即a<-1或0<a<1时,由零点存在定理知此时方程有解

②a<0时,此时△=4(a2+a+1)>0,g(2)>0,g(-1)>0,且二次函数g(x)的

对称轴x=-a∈(0,1)⊆(-1,2),由此可知此时方程在(-1,2)内有两个解

③a=-1时方程有一根为x=0,当a=0时方程有一根为x=1

综上可知,方程x2+2ax-a-1=0(a<1)在x∈(-1,2)上有实数解.

即必存在x0∈(-1,2),使f'(x0)=k.

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