设函数f(x)=(x-a)2(x+b)ex,a、b∈R,x=a是f(x)的一个极大值点;
(Ⅰ)若a=0,求b的取值范围;
(Ⅱ) 当a是给定的实常数,设x1x2x3是f(x)的3个极值点,问是否存在实数b,可找到x4∈R,使得x1,x2,x3,x4的某种排列x1,x2,x3,x4(其中{i1,i2,i3}={1,2,3,4})依次成等差数列?若存在,求所有的b及相应的x4;若不存在,说明理由、
(Ⅰ)a=0时,f(x)=x2(x+b)ex,∴f'(x)=[x2(x+b)]′ex+x2(x+b)(ex)′=exx[x2+(b+3)x+2b],
令g(x)=x2+(b+3)x+2b,∵△=(b+3)2-8b=(b-1)2+8>0,∴设x1<x2是g(x)=0的两个根,
(1)当x1=0或x2=0时,则x=0不是极值点,不合题意;
(2)当x1≠0且x2≠0时,由于x=0是f(x)的极大值点,故x1<0<x2.∴g(0)<0,即2b<0,∴b<0.
(Ⅱ)f'(x)=ex(x-a)[x2+(3-a+b)x+2b-ab-a],
令g(x)=x2+(3-a+b)x+2b-ab-a,则△=(3-a+b)2-4(2b-ab-a)=(a+b-1)2+8>0,
于是,假设x1,x2是g(x)=0的两个实根,且x1<x2.
由(Ⅰ)可知,必有x1<a<x2,且x1、a、x2是f(x)的三个极值点,
则x1=
,x2=(a-b-3)- (a+b-1)2+8 2 (a-b-3)+ (a+b-1)2+8 2
假设存在b及x4满足题意,
(1)当x1,a,x2等差时,即x2-a=a-x1时,
则x4=2x2-a或x4=2x1-a,
于是2a=x1+x2=a-b-3,即b=-a-3.
此时x4=2x2-a=a-b-3+
-a=a+2(a+b-1)2+8 6
或x4=2x1-a=a-b-3-
-a=a-2(a+b-1)2+8 6
(2)当x2-a≠a-x1时,则x2-a=2(a-x1)或(a-x1)=2(x2-a)
①若x2-a=2(a-x1),则x4=
,a+x2 2
于是3a=2x1+x2=
,3(a-b-3)- (a+b-1)2+8 2
即
=-3(a+b+3).(a+b-1)2+8
两边平方得(a+b-1)2+9(a+b-1)+17=0,∵a+b+3<0,于是a+b-1=
,-9- 13 2
此时b=-a-
,7+ 13 2
此时x4=
=a+x2 2
=-b-3=a+2a+(a-b-3)-3(a+b+3) 4
.1+ 3 2
②若(a-x1)=2(x2-a),则x4=
,a+x1 2
于是3a=2x2+x1=
,3(a-b-3)+ (a+b-1)2+8 2
即
=3(a+b+3).(a+b-1)2+8
两边平方得(a+b-1)2+9(a+b-1)+17=0,∵a+b+3>0,于是a+b-1=
,-9+ 13 2
此时b=-a-7- 13 2
此时x4=
=a+x1 2
=-b-3=a+2a+(a-b-3)-3(a+b+3) 4 1- 13 2
综上所述,存在b满足题意,
当b=-a-3时,x4=a±2
,6
b=-a-
时,x4=a+7+ 13 2
,1+ 13 2
b=-a-
时,x4=a+7- 13 2
.1- 13 2