Question

（2010•湖北模擬）設(shè)f（x）=-x³+ax²+bx+c（a＞0），在x=1處取得極大值，且存在斜率為

4

3

的切線．
（1）求a的取值范圍；
（2）若函數(shù)y=f（x）在區(qū)間[m，n]上單調(diào)遞增，求|m-n}的取值范圍；
（3）是否存在a的取值使得對(duì)于任意x∈（-∞，0]，都有f（x）≥0．

Answer 1

分析：（1）先求出函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)f'（x），然后根據(jù)極值的定義和導(dǎo)數(shù)的幾何意義建立方程組，解之即可求出a的取值范圍；
（2）先求出f′（x）=0的值，再利用列表法討論滿足f′（x）=0的點(diǎn)附近的導(dǎo)數(shù)的符號(hào)的變化情況，來(lái)確定極大值．
（2）由（1）得f（x）的單調(diào)增區(qū)間為（

2a

3

-1，1）從而|x₁-x₂|=2-

2a

3

∈[

4

3

，2）由此得到|m-n|的取值范圍；
（3）方法一：利用f（x）的單調(diào)性得出f（x）在（-∞，0]上的最小值就是f（x）在R上的極小值，由f（x）_min=f（

2a

3

-1）=

4

27

a3-

4

3

a2+3a-2+c≥c，設(shè)g（a）=

4

27

a3-

4

3

a2+3a+1，利用導(dǎo)數(shù)研究它的單調(diào)性求出其最小值，從而得出不存在a的取值，使f（x）≥c恒成立；
方法二：f（x）≥c 等價(jià)于-x³+ax²+bx≥0，x∈（-∞，0]，先對(duì)x進(jìn)行分類(lèi)討論：當(dāng)x=0時(shí)，不等式恒成立；當(dāng)x∈（-∞，0）時(shí)，上式等價(jià)于x²-ax-b≥0分離參數(shù)得a≥

x2-3

x-2

=x-2+

1

x-2

+4，即可得出結(jié)論．

解答：解：（1）f′（x）=3x²+2ax+b，
∴f′（1）=-3+2a+b=0，∴b=3-2a
f′（x）=-3（x-1）[x-（

2a

3

-1）]=0，解得x₁=1，x₂=

2a

3

-1
∵f（x）在x=1處有極大值，
則

2a

3

-1＜1，
∴a＜3
又f'（x）-

4

3

=0有實(shí)根，a≤1或a≥5，
∴0＜a≤1（4分）
（2）f（x）的單調(diào)增區(qū)間為（

2a

3

-1，1）
則|x₁-x₂|=2-

2a

3

∈[

4

3

，2）
[m、n]⊆[x₁，x₂]
∴|m-n|∈（0，2）（8分）
（3）（方法一）由于f（x）在（-∞，

2a

3

-1）上是減函數(shù)，
在（

2a

3

-1，1）上是增函數(shù)．
在（1，+∞）上是減函數(shù)，而x∈（-∞，0），
且

2a

3

-1∈（-1，

1

3

]．
f（x）在（-∞，0]上的最小值就是f（x）在R上的極小值．
f（x）_min=f（

2a

3

-1）=

4

27

a3-

4

3

a2+3a-2+c≥c，
得g（a）=）=

4

27

a3-

4

3

a2+3a+1，
g′（a）=

4

9

a2-

8

3

a+3=

4

9

（x-

9

2

）（a-

9

2

），在[

1

2

，1]上單調(diào)遞增．
∴g（a）_min=g（

1

2

）=

1

54

-

1

3

+

3

2

-2＞0，不存在．
依上，不存在a的取值，使f（x）≥c恒成立．（14分）
（方法二）f（x）≥c 等價(jià)于-x³+ax²+bx+c≥c
即-x³+ax²+bx≥0，x∈（-∞，0]
當(dāng)x=0時(shí)，不等式恒成立；
當(dāng)x∈（-∞，0）時(shí)，上式等價(jià)于x²-ax-b≥0
即x²-ax-3+2a≥0，x²-3≥（x-2）a
a≥

x2-3

x-2

=x-2+

1

x-2

+4
g（x）=

1

x-2

+x-2+4在（-∞，0）上遞增
所以g（x）＜-2+4=2即a＞2
而0＜a≤1，故不存在．（14分）

點(diǎn)評(píng)：本題主要考查了利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值、利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、以及利用導(dǎo)數(shù)求閉區(qū)間上函數(shù)的最值等有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，考查運(yùn)算求解能力、推理論證能力，屬于中檔題．