问题 解答题

已知函数f(x)=x4+ax3+bx2+c,其图象在y轴上的截距为-5,在区间[0,1]上单调递增,在[1,2]上单调递减,又当x=0,x=2时取得极小值.

(Ⅰ)求函数f(x)的解析式;

(Ⅱ)能否找到垂直于x轴的直线,使函数f(x)的图象关于此直线对称,并证明你的结论;

*(Ⅲ)设使关于x的方程f(x)=λ2x2-5恰有三个不同实根的实数λ的取值范围为集合A,且两个非零实根为x1、x2.试问:是否存在实数m,使得不等式m2+tm+2≤|x1-x2|对任意t∈[-3,3],λ∈A恒成立?若存在,求m的取值范围;若不存在,请说明理由.

答案

(Ⅰ)∵函数f(x)=x4+ax3+bx2+c,在y轴上的截距为-5,∴c=-5.

∵函数f(x)在区间[0,1]上单调递增,在[1,2]上单调递减,

∴x=1时取得极大值,又当x=0,x=2时函数f(x)取得极小值.

∴x=0,x=1,x=2为函数f(x)的三个极值点,

即f'(x)=0的三个根为0,1,2,∴f'(x)=4x3+3ax2+2bx=4x(x-1)(x-2))=4x3-12x2+8x.

∴a=-4,b=4,

∴函数f(x)的解析式:f(x)=x4-4x3+4x2-5.

(Ⅱ)若函数f(x)存在垂直于x轴的对称轴,设对称轴方程为x=t,

则f(t+x)=f(t-x)对x∈R恒成立.

即:(t+x)4-4(t+x)3+4(t+x)2-5=(t-x)4-4(t-x)3+4(t-x)2-5.

化简得(t-1)x3+(t3-3t2+2t)x=0对x∈R恒成立.

t-1=0
t 3-3t 2+2t=0 
∴t=1.

即函数f(x)存在垂直于x轴的对称轴x=1.

(Ⅲ)x4-4x3+4x2-5=λ2x2-5恰好有三个不同的根,即x4-4x3+4x22x2=0恰好有三个不同的根,

即x2(x2-4x+4-λ2)=0,

∵x=0是一个根,

∴方程x2-4x+4-λ2=0应有两个非零的不相等的实数根,

∴△=16-4(4-λ2)=4λ2>0,且x1x2=4-λ2≠0,∴λ≠0,-2,2.

若存在实数m,使得不等式m2+tm+2≤|x1-x2|对任意t∈[-3,3],λ∈A恒成立.

∵|x1-x2|=

(x1+x2)2-4x1x2
=2|λ|>0,

要使m2+tm+2≤|x1-x2|对任意t∈[-3,3],λ∈A恒成立,只要m2+tm+2≤0对任意t∈[-3,3]恒成立,

令g(t)=tm+m2+2,则g(t)是关于t的线性函数.

∴只要

g(-3)≤0
g(3)≤0
解得
1≤m≤2
-2≤m≤-1
,无解

∴不存在实数m,使得不等式m2+tm+2≤|x1-x2|对任意t∈[-3,3],λ∈A恒成立.

单项选择题
解答题