题目内容

(本题满分15分)已知实数a满足0<a≤2,a≠1,设函数f (x)=x3-x2+ax.

(Ⅰ) 当a=2时,求f (x)的极小值;

(Ⅱ)若函数g(x)=x3+bx2-(2b+4)x+ln x (b∈R)的极小值点与f (x)的极小值点相同.

求证:g(x)的极大值小于等于.

 

【答案】

(Ⅰ) f (x)极小值为f (2)=.(Ⅱ) g(x)的极大值小于等于. 

【解析】本试题主要是考查了导数在研究函数中的运用。利用导数判定函数的单调性以及函数的极值的问题。

(1)因为当a=2时,f ′(x)=x2-3x+2=(x-1)(x-2),然后求解导数为零的点,以及导数大于零或者小于零的解集即可判定单调性得到极值。

(2)因为函数g(x)=x3+bx2-(2b+4)x+ln x (b∈R)的极小值点与f (x)的极小值点相同,则分析函数g(x)的极值,求解导数,对于参数a分类讨论得到单调区间,进而得到极值,利用相等来解得。

(Ⅰ) 解: 当a=2时,f ′(x)=x2-3x+2=(x-1)(x-2).

        列表如下:

 

x

(-,1)

1

(1,2)

2

(2,+)

f ′(x)

+

0

-

0

+

f (x)

单调递增

极大值

单调递减

极小值

单调递增

 

所以,f (x)极小值为f (2)=.           …………………………………5分

(Ⅱ) 解:f ′(x)=x2-(a+1)x+a=(x-1)(x-a).

g ′(x)=3x2+2bx-(2b+4)+=.

令p(x)=3x2+(2b+3)x-1,

  (1) 当 1<a≤2时,

f (x)的极小值点x=a,则g(x)的极小值点也为x=a,

所以p(a)=0,

即3a2+(2b+3a)-1=0,

即b=,

此时g(x)极大值=g(1)=1+b-(2b+4)=-3-b

=-3+ =.

由于1<a≤2,

故 ≤2--=.………………………………10分

(2) 当0<a<1时,

f (x)的极小值点x=1,则g(x)的极小值点为x=1,

由于p(x)=0有一正一负两实根,不妨设x2<0<x1,

所以0<x1<1,

即p(1)=3+2b+3-1>0,

故b>-.

此时g(x)的极大值点x=x1,

有 g(x1)=x13+bx12-(2b+4)x1+lnx1

<1+bx12-(2b+4)x1

=(x12-2x1)b-4x1+1   (x12-2x1<0)

<-(x12-2x1)-4x1+1

=-x12+x1+1

=-(x1-)2+1+   (0<x1<1)

≤

<.

综上所述,g(x)的极大值小于等于.     ……………………14分

 

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