问题 解答题
设x1,x2是函数f(x)=
a
3
x3+
b
2
x2-a2x(a>0)
的两个极值点,且|x1|+|x2|=2.
(1)用a表示b2,并求出a的取值范围.
(2)证明:|b|≤
4
3
9

(3)若函数h(x)=f′(x)-2a(x-x1),证明:当x1<x<2且x1<0时,|h(x)|≤4a.
答案

(1)∵f (x )=

a
3
x3+
b
2
x2-a2 x,

∴f′(x )=a x2+bx-a2 …(1分)

∵x1,x2是f (x )的两个极值点,

∴x1,x2是方程a x2+bx-a2=0的两个实根(2分)

∵a>0,∴x1x2=-a<0,x1+x2=-

b
a

由条件|x1|+|x2|=2平方,可得x12+x22+2|x1x2|=4,

即(x1+x22-2x1x2+2|x1x2|=4,

b2
a2
-2(-a)+2a=4,

∴b2=4a2-4a3 …(4分)

∵b2≥0,∴4a2-4a3≥0,

∴0<a≤1…(5分)

(2)∵b2=4a2-4a3 (0<a≤1),令g(a)=4a2-4a3,∴g'(a )=8 a-12a2…(6分)

由g'(a)>0,得0<a<

2
3
,由g'(a)<0,得
2
3
<a≤1.

∴g(a)在(0,

2
3
)上递增,在(
2
3
,1)上递减.…(8分)

∴g(a)在(0,1)上的最大值是g(

2
3
)=
16
27

∴g(a)≤

16
27

∴b2

16
27

∴|b|≤

4
3
9
…(10分)

(3)∵x1,x2是方程a x2+bx-a2=0的两个实根,

∴f(x)=a(x-x1)(x-x2).

∴h(x)=a(x-x1)(x-x2)-2a(x-x1)=a(x-x1)(x-x2-2)…(11分)

∴|h(x)|=a|x-x1||x-x2-2|≤a(

|x-x1 |+|x-x2-2 |
2
)2…(12分)

∵x>x1,∴x-x1>0.

又∵x1<0,∴x1 x2<0,∴x2>0.∴x2+2>2.

又∵x<2,∴x-x2-2<0 …(13分)

∴|h(x )|≤a(

x-x1+x2+2-x
2
)2=a(
x2-x1+2
2
)2

又∵|x1|+|x2|=2,且x1<0,x2>0,∴x2-x1=2.

将其代入上式得|h(x )|≤4a.…(14分)

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