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
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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<
或x>11 3
故函数f(x)的单调递增区间为(-∞,
)和(1,+∞);1 3
(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≥
恒成立.2xlnx-3x2-1 2x
令h(x)=
,则h′(x)=2xlnx-3x2-1 2x
,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
与OA
垂直,则OB
•OA
=(s,f(s))•(t,f(t))=st+f(s)f(t)=0OB
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=
(a+b),st=2 3 ab 3
从而有(a2-ab)(b2-ab)=-9,即ab(a-b)2=9(0<a<b),
则(a+b)2=(a-b)2+4ab=
+4ab≥29 ab
=12,36
所以a+b≥2
,这与a+b<23
矛盾,故3
与OA
不可能垂直.OB