题目内容

【题目】已知f(x)=x3+3ax2+bx+a2(a>1)在x=﹣1时有极值0.
(1)求常数 a,b的值;
(2)方程f(x)=c在区间[﹣4,0]上有三个不同的实根时,求实数c的范围.

【答案】
(1)解:由f(x)=x3+3ax2+bx+a2,得:f′(x)=3x2+6ax+b

因为f(x)=x3+3ax2+bx+a2在x=﹣1时有极值O,

所以 ,即

解得:

当a=1,b=3时,f(x)=x3+3x2+3x+1,

f′(x)=3x2+6x+3=3(x2+2x+1)=3(x+1)2≥0

所以函数f(x)=x3+3x2+3x+1在(﹣∞,+∞)上为增函数,

不满足在x=﹣1时有极值O,应舍掉,

所以,常数a,b的值分别为a=2,b=9


(2)解:当a=2,b=9时,f(x)=x3+6x2+9x+4,

f′(x)=3x2+12x+9,

由3x2+12x+9>0,得:x<﹣3或x>﹣1,

由3x2+12x+9<0,得:﹣3<x<﹣1.

所以,函数f(x)=x3+6x2+9x+4的增区间为(﹣∞,﹣3),(﹣1,+∞).减区间为(﹣3,﹣1).

又f(﹣4)=0,f(﹣3)=4,f(﹣1)=0,f(0)=4,

所以函数f(x)=x3+6x2+9x+4的大致图像如图,

若方程f(x)=C在区间[﹣4,0]上有三个不同的实根,则函数y=f(x)与y=C的图像有三个不同的交点,

由图像可知方程f(x)=C在区间[﹣4,0]上有三个不同的实根时实数c的范围是(0,4).


【解析】(1)求出函数f(x)的导函数,由f(x)=x3+3ax2+bx+a2在x=﹣1时有极值O,则f(﹣1)=0,f′(﹣1)=0,两式联立可求常数a,b的值;(2)把a,b代入后得到函数解析式,运用函数的导函数大于0和小于0求解函数f(x)的单调区间和函数f(x)的极值,再求出f(﹣4)和f(0),结合函数的单调性作出函数图像的大致形状,数形结合可求得实数c的范围.
【考点精析】解答此题的关键在于理解函数的极值与导数的相关知识,掌握求函数的极值的方法是:(1)如果在附近的左侧,右侧,那么是极大值(2)如果在附近的左侧,右侧,那么是极小值.

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