问题 解答题
已知函数f(x)=x(x-a)(x-b)(a,b∈R),函数f(x)的导函数f′(x).
(Ⅰ)若a=b=1,求函数f(x)的单调递增区间;
(Ⅱ)若b=0,不等式2xlnx≤f′(x)+4ax+1对于任意的正数x都成立,求实数a的取值范围;
(Ⅲ)若0<a<b,a+b<2
3
,且函数f(x)在x=s和x=t处取得极值,试证明:对于曲线上的点A(s,f(s)),B(t,f(t)),向量
OA
OB
不可能垂直(O为坐标原点).
答案

(Ⅰ)当a=b=1时,函数f(x)=x(x-1)2=x3-2x2+x,∴f'(x)=3x2-4x+1

由f′(x)>0,即3x2-4x+1>0,解得x<

1
3
或x>1

故函数f(x)的单调递增区间为(-∞,

1
3
)和(1,+∞);

 (Ⅱ)依题意:当b=0时,f′(x)=3x2-2ax

由于不等式2xlnx≤f′(x)+4ax+1对于任意的正数x都成立,则a≥

2xlnx-3x2-1
2x
恒成立.

h(x)=

2xlnx-3x2-1
2x
,则h′(x)=
2x-3x2-1
2x2

由h′(x)=0,得x=1,则函数h(x)在区间(0,1)上单调递增,在区间(1,+∞)上单调递减,

则h(x)在x=1处取得极大值,也是最大值,且最大值为h(1)=-2

由此可得a≥-2;

(Ⅲ)(反证法)假设

OA
OB
垂直,则
OA
OB
=(s,f(s))•(t,f(t))=st+f(s)f(t)=0

所以(s-a)(s-b)(t-a)(t-b)=-1,即[st-(s+t)a+a2]•[st-(s+t)b+b2]=-1

由函数f(x)在x=s和x=t处取得极值,即s,t是方程3x2-2(a+b)x+ab=0的两个根,

所以s+t=

2
3
(a+b),st=
ab
3

从而有(a2-ab)(b2-ab)=-9,即ab(a-b)2=9(0<a<b),

(a+b)2=(a-b)2+4ab=

9
ab
+4ab≥2
36
=12,

所以a+b≥2

3
,这与a+b<2
3
矛盾,故
OA
OB
不可能垂直.

选择题
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