题目内容
【题目】设函数f(x)=x3+ax2+bx+c.
(1)求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;
(2)设a=b=4,若函数f(x)有三个不同零点,求c的取值范围;
(3)求证:a2﹣3b>0是f(x)有三个不同零点的必要而不充分条件.
【答案】
(1)
解:函数f(x)=x3+ax2+bx+c的导数为f′(x)=3x2+2ax+b,可得y=f(x)在点(0,f(0))处的切线斜率为k=f′(0)=b,切点为(0,c),可得切线的方程为y=bx+c
(2)
解:设a=b=4,即有f(x)=x3+4x2+4x+c,
由f(x)=0,可得﹣c=x3+4x2+4x,
由g(x)=x3+4x2+4x的导数g′(x)=3x2+8x+4=(x+2)(3x+2),
当x>﹣ 或x<﹣2时,g′(x)>0,g(x)递增;
当﹣2<x<﹣ 时,g′(x)<0,g(x)递减.
即有g(x)在x=﹣2处取得极大值,且为0;
g(x)在x=﹣ 处取得极小值,且为﹣ .
由函数f(x)有三个不同零点,可得﹣ <﹣c<0,
解得0<c< ,
则c的取值范围是(0, )
(3)
证明:若f(x)有三个不同零点,令f(x)=0,
可得f(x)的图象与x轴有三个不同的交点.
即有f(x)有3个单调区间,
即为导数f′(x)=3x2+2ax+b的图象与x轴有两个交点,
可得△>0,即4a2﹣12b>0,即为a2﹣3b>0;
若a2﹣3b>0,即有导数f′(x)=3x2+2ax+b的图象与x轴有两个交点,
当c=0,a=b=4时,满足a2﹣3b>0,
即有f(x)=x(x+2)2,图象与x轴交于(0,0),(﹣2,0),则f(x)的零点为2个.
故a2﹣3b>0是f(x)有三个不同零点的必要而不充分条件.
【解析】(1)求出f(x)的导数,求得切线的斜率和切点,进而得到所求切线的方程;
(2)由f(x)=0,可得﹣c=x3+4x2+4x,由g(x)=x3+4x2+4x,求得导数,单调区间和极值,由﹣c介于极值之间,解不等式即可得到所求范围;(3)先证若f(x)有三个不同零点,令f(x)=0,可得单调区间有3个,求出导数,由导数的图象与x轴有两个不同的交点,运用判别式大于0,可得a2﹣3b>0;再由a=b=4,c=0,可得若a2﹣3b>0,不能推出f(x)有3个零点.
不同考查导数的运用:求切线的方程和单调区间、极值,考查函数的零点的判断,注意运用导数求得极值,考查化简整理的圆能力,属于中档题.