问题 解答题
已知函数f(x)
1
3
ax3+bx2+x+3
,其中a≠0.
(1)当a,b满足什么条件时,f(x)取得极值?
(2)已知a>0,且f(x)在区间(0,1]上单调递增,试用a表示出b的取值范围.
答案

(1)由已知得f′(x)=ax2+2bx+1,

令f′(x)=0,得ax2+2bx+1=0,

f(x)要取得极值,方程ax2+2bx+1=0,必须有解,

所以△=4b2-4a>0,即b2>a,

此时方程ax2+2bx+1=0的根为

x1=

-2b-
4b2-4a
2a
=
-b-
b2-a
a
,x2=
-2b+
4b2-4a
2a
=
-b-+
b2-a
a
,,

所以f′(x)=a(x-x1)(x-x2

当a>0时,

所以f(x)在x1,x2处分别取得极大值和极小值.

当a<0时,

所以f(x)在x1,x2处分别取得极大值和极小值.

综上,当a,b满足b2>a时,f(x)取得极值.

(2)要使f(x)在区间(0,1]上单调递增,需使f′(x)=ax2+2bx+1≥0在(0,1]上恒成立.

即b≥-

ax
2
-
1
2x
,x∈(0,1]恒成立,

所以b≥-(-

ax
2
-
1
2x
max

设g(x)=-

ax
2
-
1
2x
,g′(x)=-
a
2
+
1
2x2
=
a(x2-
1
a
2x2

令g′(x)=0得x=

1
a
或x=-
1
a
(舍去),

当a>1时,0<

1
a
<1,当x∈(0,
1
a
]时g′(x)>0,g(x)=-
ax
2
-
1
2x
单调增函数;

当x∈(

1
a
,1]时g′(x)<0,g(x)=-
ax
2
-
1
2x
单调减函数,

所以当x=

1
a
时,g(x)取得最大,最大值为g(
1
a
)=-
a

所以b≥-

a

当0<a≤1时,

1
a
≥1,

此时g′(x)≥0在区间(0,1]恒成立,

所以g(x)=-

ax
2
-
1
2x
在区间(0,1]上单调递增,当x=1时g(x)最大,最大值为g(1)=-
a+1
2

所以b≥-

a+1
2

综上,当a>1时,b≥-

a

0<a≤1时,b≥-

a+1
2

综合
单项选择题