Question

已知函數(shù)f（x）=mx³-3（m+1）x²+3（m+2）x+1，其中m∈R．
（I）若m＜0，求f（x）的單調(diào)區(qū)間；
（Ⅱ）在（I）的條件下，當(dāng)x∈[-1，1]時(shí)，函數(shù)y=f（x）的圖象上任意一點(diǎn)的切線斜率恒大于3m，求m的取值范圍；
（Ⅲ）設(shè)g（x）=mx³-（3m+2）x²+3mx+4lnx+m+1，問(wèn)是否存在實(shí)數(shù)m，使得y=f（x）的圖象與y=g（x）的圖象有且只有兩個(gè)不同的交點(diǎn)？若存在，求出m的值；若不存在，說(shuō)明理由．

Answer 1

【答案】分析：（I）由函數(shù)的解析式，求出導(dǎo)函數(shù)的解析式，結(jié)合m＜0，確定導(dǎo)函數(shù)的零點(diǎn)，即原函數(shù)的極值點(diǎn)，并分析出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間；
（II）根據(jù)已知可得不等式f'（x）＞3m恒成立，結(jié)合m＜0及二次函數(shù)的圖象和性質(zhì)，可得m的取值范圍；
（Ⅲ）若y=f（x）的圖象與y=g（x）的圖象有且只有兩個(gè)不同的交點(diǎn)，則φ（x）=g（x）-f（x）與x軸的正半軸有且只有兩個(gè)不同的交點(diǎn)，利用導(dǎo)數(shù)法分析函數(shù)的單調(diào)性，可得滿(mǎn)足條件的m的值．
解答：解：（I）∵f（x）=mx³-3（m+1）x²+3（m+2）x+1，
∴f'（x）=3mx²-6（m+1）x+3m+6=…（2分）
當(dāng)m＜0時(shí)，有，
當(dāng)x變化時(shí)，f（x）與f'（x）的變化如下表：

x				1	（1，+∞）
f'（x）	＜0		＞0		＜0
f（x）	單調(diào)遞減	極小值	單調(diào)遞增	極大值	單調(diào)遞減

…（4分）
故有上表知，
當(dāng)m＜0時(shí)，f（x）
在單調(diào)遞減，
在單調(diào)遞增，
在（1，+∞）上單調(diào)遞減．…（5分）
（Ⅱ）由已知得f'（x）＞3m，
即mx²-2（m+1）x+2＞0
又m＜0，
所以（x∈[-1，1]） ①…（6分）
設(shè)，
其函數(shù)開(kāi)口向上，由題意知①式恒成立，
∴…（8分）
解之得
又m＜0所以m的取值范圍為…（9分）
（Ⅲ）令φ（x）=g（x）-f（x），
則φ（x）=x²-6x+4lnx+m
因?yàn)閤＞0，要使函數(shù)f（x）與函數(shù)g（x）有且僅有2個(gè)不同的交點(diǎn)，
則函數(shù)φ（x）=x²-6x+4lnx+m的圖象與x軸的正半軸有且只有兩個(gè)不同的交點(diǎn)
∴
當(dāng)x∈（0，1）時(shí)，ϕ′（x）＞0，ϕ（x）是增函數(shù)；
當(dāng)x∈（1，2）時(shí)，ϕ′（x）＜0，ϕ（x）是減函數(shù)
當(dāng)x∈（2，+∞）時(shí)，ϕ′（x）＞0，ϕ（x）是增函數(shù)
∴φ（x）有極大值φ（1）=m-5；
φ（x）有極小值φ（2）=m+4ln2-8…（12分）
又因?yàn)楫?dāng)x充分接近0時(shí)，φ（x）＜0；當(dāng)x充分大時(shí)，φ（x）＞0
所以要使ϕ（x）=0有且僅有兩個(gè)不同的正根，
必須且只須
即，
∴m=5或m=8-4ln2．
∴當(dāng)m=5或m=8-4ln2時(shí)，
函數(shù)f（x）與g（x）的圖象有且只有兩個(gè)不同交點(diǎn)．…（14分）
點(diǎn)評(píng)：本題考查的知識(shí)點(diǎn)是利用導(dǎo)數(shù)求閉區(qū)間上函數(shù)的最值，利用導(dǎo)數(shù)研究曲線上某點(diǎn)切線方程，熟練掌握導(dǎo)數(shù)在研究函數(shù)單調(diào)性和極值的方法和步驟是解答的關(guān)鍵．