已知函数f(x)的导数f′(x)=3x2-3ax,f(0)=b.a,b为实数,1<a<2.
(Ⅰ)若f(x)在区间[-1,1]上的最小值、最大值分别为-2、1,求a、b的值;
(Ⅱ)在(Ⅰ)的条件下,求经过点P(2,1)且与曲线f(x)相切的直线l的方程;
(Ⅲ)设函数F(x)=(f′(x)+6x+1)•e2x,试判断函数F(x)的极值点个数.
(Ⅰ)由已知得,f(x)=x3-
ax2+b3 2
由f'(x)=0,得x1=0,x2=a.∵x∈[-1,1],1<a<2,
∴当x∈[-1,0)时,f'(x)>0,f(x)递增;
当x∈(0,1]时,f'(x)<0,f(x)递减.
∴f(x)在区间[-1,1]上的最大值为f(0)=b,∴b=1.
又f(1)=1-
a+1=2-3 2
a,f(-1)=-1-3 2
a+1=-3 2
a,3 2
∴f(-1)<f(1).,即-
a=-2,得a=3 2
.4 3
故a=
,b=1为所求.4 3
(Ⅱ)由(1)得f(x)=x3-2x2+1,f'(x)=3x2-4x,点P(2,1)在曲线f(x)上.
(1)当切点为P(2,1)时,切线l的斜率k=f'(x)|x=2=4,
∴l的方程为y-1=4(x-2),即4x-y-7=0.
(2)当切点P不是切点时,设切点为Q(x0,y0)(x0≠2),
切线l的斜率k=f′(x)|x=x0=3
-4x0,x 20
∴l的方程为y-y0=(3x02-4x0)(x-x0).
又点P(2,1)在l上,∴1-y0=(3x02-4x0)(2-x0),
∴1-(x03-2x02+1)=(3x02-4x0)(2-x0),
∴x02(2-x0)=(3x02-4x0)(2-x0),
∴x02=3x02-4x0,即2x0(x0-2)=0,∴x0=0.∴切线l的方程为y=1.
故所求切线l的方程为4x-y-7=0或y=1.
(或者:由(1)知点A(0,1)为极大值点,
所以曲线f(x)的点A处的切线为y=1,恰好经过点P(2,1),符合题意.)
(Ⅲ)F(x)=(3x2-3ax+6x+1)•e2x=[3x2-3(a-2)x+1]•e2x.
∴F'(x)=[6x-3(a-2)]•e2x+2[3x2-3(a-2)x+1]•e2x=[6x2-6(a-3)x+8-3a]•e2x.
二次函数y=6x2-6(a-3)x+8-3a的判别式为△=36(a-3)2-24(8-3a)=12(3a2-12a+11)=12[3(a-2)2-1],
令△≤0,得:(a-2)2≤
,2-1 3
≤a≤2+3 3
.3 3
令△>0,得a<2-
,或a>2+3 3
.3 3
∵e2x>0,1<a<2,
∴当2-
≤a<2时,F'(x)≥0,函数F(x)为单调递增,极值点个数为0;3 3
当1<a<2-
时,此时方程F'(x)=0有两个不相等的实数根,根据极值点的定义,可知函数F(x)有两个极值点.3 3