问题 解答题
已知函数f(x)=
1
3
ax3+x2+2x+1
(a≤0).
(I)求函数f(x)在(0,f(0))处的切线方程;
(II)若函数f(x)在(-2,-1)上单调递减,且在(0,1)上单调增,求实数a的取值范围;
(III)当a=-1时,若∀x0∈(t,0],函数f(x)的切线中总存在一条切线与函数f(x)在x0处的切线垂直,求t的最小值.
答案

(I)f′(x)=ax2+2x+2,f′(0)=2,f(0)=1

∴函数f(x)在(0,f(0))处的切线方程为y=2x+1;

(II)当a=0时,f(x)=x2+2x+1,满足题意;

     当a<0时,f′(x)=ax2+2x+2,则由于函数f(x)在(-2,-1)上单调递减,且在(0,1)上单调增,

所以在(-2,-1)上导函数f′(x)≤0及在(0,1)上f′(x)≥0恒成立,

即满足

f′(-2)<0
f′(-1)≤0
 ①和
f′(0)>0
f′(1)≥0
②都成立.由①得
a(-2)2+2×(-2)+2<0
a(-1)2+2×(-1)+2≤0
解得a≤0,

由②得a≥-4,∴-4≤a<0;

综上,a的取值范围是-4≤a<0.

(III)∵当a=-1时f(x)=-

1
3
x3+x2+2x+1,∴f′(x)=-x2+2x+2=-(x-1)2+3,即函数f(x)所有切线的斜率都f′(x)≤3,

如果不存在这样的切线与函数f(x)在x0处的切线垂直即是-

1
f‘(x0)
>3,即
-1
-x02+2x0+2
>3

解得1+

3
x0 <1+ 
10
3
1-
10
3
x0<1-
3
,即存在这样的切线符合条件,则x0的范围是

x0≤1-

10
3
或1-
3
x0≤1+
3
x0≥1+
10
3

又知x0≤0,∴x0≤1-

10
3
或1-
3
x0≤0,又∵∀x0∈(t,0],∴(t,0]⊆(-∞,1-
10
3
]∪[1-
3
,0]

1-

3
≤t,故t的最小值为1-
3

单项选择题 案例分析题
单项选择题