问题 解答题

已知函数f(x)=mx3+2nx2-12x的减区间是(-2,2).

(1)试求m、n的值;

(2)求过点A(1,-11)且与曲线y=f(x)相切的切线方程;

(3)过点A(1,t)是否存在与曲线y=f(x)相切的3条切线,若存在求实数t的取值范围;若不存在,请说明理由.

答案

(1)由题意知:f'(x)=3mx2+4nx-12<0的解集为(-2,2),

所以,-2和2为方程3mx2+4nx-12=0的根,(2分)

由韦达定理知0=-

4n
3m
,-4=
-12
3m
,即m=1,n=0.(4分)

(2)∵f(x)=x3-12x,∴f'(x)=3x2-12,∵f(1)=13-12•1=-11

当A为切点时,切线的斜率k=f'(1)=3-12=-9,

∴切线为y+11=-9(x-1),即9x+y+2=0;(6分)

当A不为切点时,设切点为P(x0,f(x0)),这时切线的斜率是k=f'(x0)=3x02-12,

切线方程为y-f(x0)=f'(x0)(x-x0),即y=3(x02-4)x-2x03

因为过点A(1,-11),-11=3(x02-4)-2x03,∴2x03-3x02+1=0,(x0-1)2(2x0+1)=0,

∴x0=1或x0=-

1
2
,而x0=1为A点,即另一个切点为P(-
1
2
, 
47
8
)

k=f′(-

1
2
)=3×
1
4
-12=-
45
4

切线方程为y+11=-

45
4
(x-1),即45x+4y-1=0(8分)

所以,过点A(1,-11)的切线为9x+y+2=0或45x+4y-1=0.(9分)

(3)存在满足条件的三条切线.(10分)

设点P(x0,f(x0))是曲线f(x)=x3-12x的切点,

则在P点处的切线的方程为y-f(x0)=f'(x0)(x-x0)即y=3(x02-4)x-2x03

因为其过点A(1,t),所以,t=3(x02-4)-2x03=-2x03+3x02-12,

由于有三条切线,所以方程应有3个实根,(11分)

设g(x)=2x3-3x2+t+12,只要使曲线有3个零点即可.

设g'(x)=6x2-6x=0,∴x=0或x=1分别为g(x)的极值点,

当x∈(-∞,0)和(1,+∞)时g'(x)>0,g(x)在(-∞,0)和(1,+∞)上单增,

当x∈(0,1)时g'(x)<0,g(x)在(0,1)上单减,

所以,x=0为极大值点,x=1为极小值点.

所以要使曲线与x轴有3个交点,当且仅当

g(0)>0
g(1)<0
t+12>0
t+11<0

解得-12<t<-11.(14分)

单项选择题
单项选择题