问题
解答题
已知a,b是实数,函数f(x)=x3+ax,g(x)=x2+bx,f′(x)和g′(x)分别是f(x)和g(x)的导函数,若f′(x)·g′(x)≥0在区间I上恒成立,则称f(x)和g(x)在区间上单调性一致,
(1)设a>0,若f(x)和g(x)在区间[-1,+∞)上单调性一致,求b的取值范围;
(2)设a<0且b≠0,若f(x)和g(x)在以a,b为端点的区间上单调性一致,求|a-b|的最大值.
答案
解:f′(x)=3x2+a,g′(x)=2x+b,
(1)由题意知f′(x)g′(x)≥0在[-1,+∞)上恒成立.
因为a>0,故3x2+a>0,进而2x+b≥0,即b≥-2x在区间[-1,+∞)上恒成立,
所以b≥2,因此b的取值范围是[2,+∞)。
(2)令f′(x)=0,解得,
若b>0,由a<0得0∈(a,b),
又因为f′(0)g′(0)=ab<0,
所以函数f(x)和g(x)在(a,b)上不是单调性一致的,因此b≤0.
现设b≤0,当x∈(-∞,0)时,g′(x)<0;
当x∈(-∞,)时,f′(x)>0.
因此,当时,f′(x)g′(x)<0.
故由题设得a≥ 且
,从而
,
于是,
因此,且当a=
,b=0时等号成立.
又当,b=0时,f′(x)g′(x)=6x(x2-
),
从而当x∈时,f′(x)g′(x)>0,
故函数f(x)和g(x)在上单调性一致,因此|a-b|的最大值为
。