题目内容

已知函数f(x)=x4-4x3+ax2-1在区间[0,1]上单调递增,在区间[1,2]上单调递减.

(1)求a的值;

(2)若点A(x0,f(x0)在函数f(x)的图象上,求证点A关于直线x=1的对称点B也在函数f(x)的图象上;

(3)是否存在实数b,使得函数g(x)=bx2-1的图象与函数f(x)的图象恰有3个交点,若存在,请求出实数b的取值范围;若不存在,试说明理由.

(1)解:(1)由于函数f(x)=x4-4x3+ax2-1在[0,1]上单调递增,在区间[1,2]上单调递减,

∴x=1时,f(x)取得极大值,∴f′(1)=0,且在(0,1)上,f′(x)>0;在(1,2)上,f′(x)<0.

    又f′(x)=4x3-12x2+2ax,∴4-12+2a=0,且f′(x)=4x3-12x2+8x=4x(x-1)(x-2)满足:在(0,1)上,f′(x)>0;在(1,2)上,f′(x)<0.

    故所求a的值为4.

(2)∵点A(x0,f(x0))关于直线x=1的对称点B的坐标为(2-x0,f(x0)),

    而f(2-x0)=(2-x0)4-4(2-x0)3+4(2-x0)2-1=(2-x0)2[(2-x0)-2]2-1=x40-4x30+4x20-1=f(x0).

∴点A关于直线x=1的对称点B也在函数y=f(x)的图象上.

(3)函数g(x)=bx2-1的图象与函数f(x)的图象恰有3个交点等价于方程x4-4x3+4x2-1=bx2-1即x4-4x3+(4-b)x2=0恰有3个不等实根,

∵x=0是其中的一个实根,∴方程x2-4x+(4-b)=0恰有2个非0的不等实根.

∴Δ=16-4(4-b)>0且4-b≠0,∴b>0且b≠4.

    故存在这样的实数b,其取值范围为b>0且b≠4.

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