Question

21、已知函數(shù)f（x）=x（x-a）²+b在x=2處有極大值．
（Ⅰ）求a的值；
（Ⅱ）若過原點(diǎn)有三條直線與曲線y=f（x）相切，求b的取值范圍；
（Ⅲ）當(dāng)x∈[-2，4]時，函數(shù)y=f（x）的圖象在拋物線y=1+45x-9x²的下方，求b的取值范圍

Answer 1

分析：（Ⅰ）通過對函數(shù)f（x）求導(dǎo)，根據(jù)函數(shù)在x=2處有極值，可知f'（2）=0，解得a的值．
（Ⅱ）把（1）求得的a代入函數(shù)關(guān)系式，設(shè)切點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)而根據(jù)導(dǎo)函數(shù)可知切線斜率，則切線方程可得，整理可求得b的表達(dá)式，令g'（x）=0解得x₁和x₂．進(jìn)而可列出函數(shù)g（x）的單調(diào)性進(jìn)而可知-64＜b＜0時，方程b=g（x）有三個不同的解，結(jié)論可得．
（Ⅲ）當(dāng)x∈[-2，4]時，函數(shù)y=f（x）的圖象在拋物線y=1+45x-9x²的下方，進(jìn)而可知x³-12x²+36x+b＜1+45x-9x²在x∈[-2，4]時恒成立，整理可得關(guān)于b的不等式，令h（x）=-x³+3x²+9x+1，對h（x）進(jìn)行求導(dǎo)由h'（x）=0得x₁和x₂．分別求得h，h（-1），h（3），h（4），進(jìn)而可知h（x）在[-2，4]上的最小值是，進(jìn)而求得b的范圍．

解答：解：（Ⅰ）f（x）=x（x-a）²+b=x³-2ax+a²x+b，
f'（x）=3x²-4ax+a²，
f'（2）=12-8a+a²=0，解得a=2，a=6，
當(dāng)a=2時，函數(shù)在x=2處取得極小值，舍去；
當(dāng)a=6時，f'（x）=3x²-24x+36=3（x-2）（x-6），函數(shù)在x=2處取得極大值，符合題意，
∴a=6．

（Ⅱ）f（x）=x³-12x²+36x+b，
設(shè)切點(diǎn)為（x₀，x₀³-12x₀²+36x₀+b），則切線斜率為f'（x）=3x₀²-24x₀+36，切線方程為
y-x₀³+12x₀²-36x₀-b=（3x₀²-24x₀+36）（x-x₀），
即y=（3x₀²-24x₀+36）x-2x₀³+12x₀²+b，
∴-2x₀³+12x₀²+b=0
∴b=2x₀³-12x₀²．
令g（x）=2x³-12x²，則g'（x）=6x²-24x=6x（x-4），
由g'（x）=0得，x₁=0，x₂=4．
函數(shù)g（x）的單調(diào)性如下：
∴當(dāng)-64＜b＜0時，方程b=g（x）有三個不同的解，過原點(diǎn)有三條直線與曲線y=f（x）相切．

（Ⅲ）∵當(dāng)x∈[-2，4]時，函數(shù)y=f（x）的圖象在拋物線y=1+45x-9x²的下方，
∴x³-12x²+36x+b＜1+45x-9x²在x∈[-2，4]時恒成立，
即b＜-x³+3x²+9x+1在x∈[-2，4]時恒成立．
令h（x）=-x³+3x²+9x+1，則h'（x）=-3x²+6x+9=-3（x-3）（x+1），
由h'（x）=0得，x₁=-1，x₂=3．
∵h(yuǎn)（-2）=3，h（-1）=-4，h（3）=28，h（4）=21，
∴h（x）在[-2，4]上的最小值是-4，b＜-4．

點(diǎn)評：本題主要考查了用導(dǎo)函數(shù)求函數(shù)的單調(diào)性和極值問題．綜合性強(qiáng)，難度大，屬中檔題．