问题 解答题
设x1,x2f(x)=
a
3
x3+
b-1
2
x2
+x(a,b∈R,a>0)的两个极值点,f′(x)为f(x)的导函数.
(Ⅰ)如果x1<2<x2<4,求f′(-2)的取值范围;
(Ⅱ)如果0<x1<2,x2-x1=2,求证:b<
1
4

(Ⅲ)如果a≥2,且x2-x1=2,x∈(x1,x2)时,函数g(x)=-f′(x)+2(x2-x)的最大值为h(a),求h(a)的最小值.
答案

(Ⅰ)对f(x)求导得f'(x)=ax2+(b-1)x+1,由题意x1,x2是方程f'(x)=0的两根.

由x1<2<x2<4,且a>0得

f′(2)<0
f′(4)>0
4a+2b-1<0,(1)
16a+4b-3>0,(2)

f'(-2)=4a-2(b-1)+1=4a-2b+3,由(1)(2)所表示的平面区域可求得4a-2b>0,

故f'(-2)=4a-2b+3>3.

所以f'(-2)的取值范围是(3,+∞).

(Ⅱ)方程ax2+(b-1)x+1=0的两根为x1,x2,由根与系数的关系得

x1+x2=-
b-1
a
x1x2=
1
a

由于x1x2≠0,两式相除得-(b-1)=

x1+x2
x1x2
=
1
x1
+
1
x2
,即b=-
1
x1
-
1
x2
+1.

由条件x2=x1+2可得b=ϕ(x1)=-

1
x1
-
1
x1+2
+1,易知当x1∈(0,2)时,φ(x)是增函数,

当x1∈(0,2)时,ϕ(x1)<ϕ(2)=

1
4

故b的取值范围是(-∞,

1
4
).得证.

(Ⅲ)因为f'(x)=0的两根是x1,x2

故可设f'(x)=a(x-x1)(x-x2),

所以g(x)=-f'(x)+2(x2-x)=-a(x-x1)(x-x2)+2(x2-x)=a(x2-x)(x-x1+

2
a
).

由于x∈(x1,x2),

因此x2-x>0,x-x1>0,

又a≥2,可知x-x1+

2
a
>0,

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

2
a
)≤a[
(x2-x)+(x-x1+
2
a
)
2
]2=a(1+
1
a
)2=a+
1
a
+2,

当且仅当x2-x=x-x1+

2
a

即x=x1+1-

1
a
时取等号.

所以h(a)=a+

1
a
+2,a∈[2,+∞),

当a∈(2,+∞)时,h'(a)=1-

1
a2
>0,h(a)在(2,+∞)内是增函数,

又h(a)在[2,+∞)上连续,

故h(a)在[2,+∞)上是增函数.

所以h(a)min=h(2)=

9
2

多项选择题
单项选择题