问题 解答题

已知f(x)=ax3+bx2+cx+d是定义在R上的函数,它在[-1,0]和[4,5]上有相同的单调性,在[0,2]和[4,5]上有相反的单调性.

(Ⅰ)求c的值;

(Ⅱ)在函数f(x)的图象上是否存在点M(x0,y0),使得f(x)在点M的切线斜率为3b?若存在,求出M点的坐标,若不存在,则说明理由;

(Ⅲ)设f(x)的图象交x轴于A、B、C三点,且B的坐标为(2,0),求线段AC的长度|AC|的取值范围.

答案

(1)由条件可知f(x)在区间[-1,0]和[0,2]上有相反的单调性,

∴x=0是f(x)的一个极值点,

∴f′(0)=0

而f′(x)=3ax2+2bx+c,

故c=0.

(2)令f′(x)=0,则3ax2+2bx=0,

解得 x1=0,x2=-

2b
3a

又f(x)在区间[0,2]和[4,5]上有相反的单调性,

-
2b
3a
≥2
-
2b
3a
≤4
解得 -6≤
b
a
≤-3

假设存在点M(x0,y0),使得f(x)在点M处的切线斜率为3b,则f'(x0)=3b 即3a

x20
+2bx0-3b=0所以△=4ab(
b
a
+9)

-6≤

b
a
≤-3∴ab<0,
b
a
+9>0,∴△<0,x0无解

故不存在点M(x0,y0),使得f(x)在点M处的切线斜率为3b

(3)设A(α,0),C(β,0),

则由题意可令f(x)=a(x-α)(x-2)(x-β)=a[x3-(2+α+β)x2+(2α+2β+αβ)x-2αβ]…(2分)

b=-a(2+α+β)
d=-2aαβ
,解得
α+β=-
b
a
-2
αβ=-
d
2a

又∵函数f(x)的图象交x轴于B(2,0),

∴f(2)=0即8a+4b+d=0

∴d=-4(b+2a),

αβ=4+

2b
a

从而 |AC|=|α-β|=

(α+β)2-4αβ
=
(
b
a
-2)
2
-16

-6≤

b
a
≤-3

∴当

b
a
=-6时,|AC|max=4
3
;当
b
a
=-3
时,|AC|min=3.

所以3≤|AC|≤4

3

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