问题 解答题

函数f(x)=x3+ax2+bx+c,过曲线y=f(x)上的点P(1,f(1))的切线方程为y=3x+1.

(Ⅰ)若y=f(x)在x=-2时有极值,求f (x)的表达式;

(Ⅱ)在(1)的条件下,求y=f(x)在[-3,1]上最大值;

(Ⅲ)若函数y=f(x)在区间[-2,1]上单调递增,求b的取值范围.

答案

解(Ⅰ)

由f(x)=x3+ax2+bx+c求导数得f′(x)=3x2+2ax+b
过y=f(x)上点P(1,f(1))的切线方程为:
y-f(1)=f′(1)(x-1)即y-(a+b+c+1)=(3+2a+b)(x-1)
而过y=f(x)上P(1,f(1))的切线方程为:y=3x+1
3+2a+b=3
-a+c-2=1
,即
2a+b=0…(1)
a-c=-3…(2)
∵y=f(x)在x=-2时有极值,故f′(-2)=0
∴-4a+b=-12…(3)
由(1)(2)(3)相联立解得a=2,b=-4,c=5
f(x)=x3+2x2-4x+5
,& 
…(4分)

(Ⅱ)f'(x)=3x2+2ax+b=3x2+4x-4=(3x-2)(x+2)

x[-3,-2)-2(-2,
2
3
)
2
3
(
2
3
,1]
f'(x)+0-0+
f(x)极大极小
f(x)极大=f(-2)=(-2)3+2(-2)2-4(-2)+5=13  f(1)=13+2×1-4×1+5=4

∴f(x)在[-3,1]上最大值为13                     …(8分)

(Ⅲ)y=f(x)在区间[-2,1]上单调递增

又f'(x)=3x2+2ax+b,由(1)知2a+b=0∴f'(x)=3x2-bx+b

依题意f'(x)在[-2,1]上恒有f'(x)≥0,即g(x)=3x2-bx+b≥0在[-2,1]上恒成立.

①在x=

b
6
≥1时,g(x)最小值=g(1)=3-b+b>0
 &∴b≥6

②在x=

b
6
≤-2时,g(x)最小值=g(-2)=12+2b+b≥0∴b∈

③在-2≤

b
6
≤1时,g(x)最小值=
12b-b2
12
≥0
 &则0≤b≤6.

综合上述讨论可知,所求参数b取值范围是:b≥0…(12分)

或者(Ⅲ)y=f(x)在区间[-2,1]上单调递增

又f'(x)=3x2+2ax+b,由(1)知2a+b=0∴f'(x)=3x2-bx+b

依题意f'(x)在[-2,1]上恒有f'(x)≥0,即g(x)=3x2-bx+b≥0在[-2,1]上恒成立∴b≥

3x2
x-1
=
3x2
x-1
=3(x-1)+
3
x-1
+6(x≤1)

令m(x)=3(x-1)+

3
x-1
(x≤1)

则m(x)≤-6∴(

3x2
x-1
)max=0∴b≥0

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