问题 解答题

已知三次函数f(x)=4x3+ax2+bx+c(a,b,c∈R)

(1)如果f(x)是奇函数,过点(2,10)作y=f(x)图象的切线l,若这样的切线有三条,求实数b的取值范围;

(2)当-1≤x≤1时有-1≤f(x)≤1,求a,b,c的所有可能的取值.

答案

解 (1)∵f(x)是奇函数,∴由f(-x)=-f(x)得a=c=0,

∴f(x)=4x3+bx,f(x)=12x2+b.

设切点为P(t,4t3+bt),则切线l的方程为y-(4t3+bt)=(12t2+b)(x-t),

由于切线l过点(2,10),∴10-(4t3+bt)=(12t2+b)(2-t),整理得b=4t3-12t2+5,

令g(t)=4t3-12t2+5-b,则g′(t)=12t2-24t=12t(t-2),

∴g(t)在(-∞,0)上是增函数,在(0,2)上是减函数,在(2,+∞)上是增函数,

要使切线l有三条,当且仅当g(t)=0有三个实数根,

g(t)=0有三个实数根,当且仅当g(0)>0,且g(2)<0,解得-11<b<5.

(2)由题意,当x=±1,±

1
2
时,均有-1≤f(x)≤1,故

-1≤4+a+b+c≤1,①

-1≤-4+a-b+c≤1,

即-1≤4-a+b-c≤1,②

-1≤

1
2
+
a
4
+
b
2
+c≤1,③

-1≤-

1
2
+
a
4
-
b
2
+c≤1,

即-1≤

1
2
-
a
4
+
b
2
-c≤1,④

①+②得-2≤8+2b≤2,从而b≤-3;

③+④得-2≤1+2b≤2,从而b≥-3,故b=-3.

代入①②③④得a+c=0,

a
4
+c=0,从而a=c=0.

下面证明:f(x)=4x3-3x满足条件.

事实上,f′(x)=12x2-3=3(2x+1)(2x-1),所以f(x)在(-1,-

1
2
)上单调递增,在(-
1
2
1
2
)上单调递减,在(
1
2
,1)上单调递增,

而f(-1)=-1,f(-

1
2
)=1,f(
1
2
)=-1,f(1)=1,所以当-1≤x≤1时 f(x)满足-1≤f(x)≤1.

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