问题 解答题
已知函数f(x)=x(x2-ax-3).
(Ⅰ)若x=-
1
3
是f(x)
的极值点,求f(x)在[1,4]上的最大值;
(Ⅱ)若f(x)在区间[1,+∞)上是增函数,求实数a的取值范围;
(Ⅲ)在(Ⅰ)的条件下,是否存在实数b,使得函数g(x)=bx的图象与函数f(x)的图象恰有三个交点?若存在,请求出实数b的取值范围;若不存在,试说明理由.
答案

(Ⅰ)∵f(x)=x(x2-ax-3),x∈R,

∴f′(x)=3x2-2ax-3.…(2分)

x=-

1
3
是f(x)的极值点,∴f(-
1
3
)=
1
3
+
2
3
a-3=0

解得a=4.

∴f(x)=x3-4x2-3x,令f′(x)=3x2-8x-3,

x1=-

1
3
,x2=3,则当x在[1,4]上变化时,f′(x)与f(x)变化情况如下表:

x1(1,3)3(3,4)4
f (x)-0+
f(x)-6-18-12
∴f(x)在[1,4]上的最大值是f(1)=-6.…(5分)

(Ⅱ)∵f(x)在[1,+∞)上是增函数,

∴在[1,+∞)上恒有f′(x)≥0,即3x2-2ax-3≥0在[1,+∞)上恒成立.

即a≤

3
2
(x-
1
x
)在[1,+∞)上恒成立,

∴只需a≤[

3
2
(x-
1
x
)]min(x≥1)即可,

而当x≥1,[

3
2
(x-
1
x
)]min=
3
2
(1-1)=0,

∴a≤0.…(10分)

(Ⅲ)函数g(x)=bx的图象与函数f(x)的图象恰有3个交点,

即方程x3-4x2-3x=bx恰有3个不等实根.…(11分)

∴x3-4x2-3x-bx=0,

∴x=0是其中一个根,…(12分)

∴方程x2-4x-3-b=0有两个非零不等实根,

△=16+4(3+b)>0
-3-b≠0

解得b>-7,且b≠-3.

∴存在满足条件的b值,b的取值范围是(-7,-3)∪(-3,+∞)…12分

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