22.(2009·福建,21)(本小题满分12分)已知函数f(x)=x3+ax2+bx,且f ′(-1)=0.

(1)试用含a的代数式表示b;

(2)求f(x)的单调区间;

(3)令a=-1,设函数f(x)在x1、x2(x1<x2)处取得极值,记点M(x1,f(x1)),N(x2,f(x2)).证明:线段MN与曲线f(x)存在异于M,N的公共点.

命题意图:本小题主要考查函数、导数等基础知识,考查推理论证能力、运算求解能力,考查函数与方程思想、数形结合思想、化归与转化思想、分类与整合思想.

解析:解法一:(1)依题意,得

f ′(x)=x2+2ax+b.

由f ′(-1)=1-2a+b=0得b=2a-1.

(2)由(1)得f(x)=x3+ax2+(2a-1)x,故f ′(x)=x2+2ax+2a-1=(x+1)(x+2a-1).

令f ′(x)=0,则x=-1或x=1-2a.

①当a>1时,1-2a<-1.

当x变化时,f ′(x)与f(x)的变化情况如下表:

x
(-∞,1-2a)
(1-2a,-1)
(-1,+∞)
f ′(x)
+
-
+
f(x)
单调递增
单调递减
单调递增

由此得,函数f(x)的单调增区间为(-∞,1-2a)和(-1,+∞),单调减区间为(1-2a,-1).

②当a=1时,1-2a=-1.此时,f ′(x)≥0恒成立,且仅在x=-1处f ′(x)=0,故函数f(x)的单调增区间为R.

③当a<1时,1-2a>-1,同理可得函数f(x)的单调增区间为(-∞,-1)和(1-2a,+∞),单调减区间为(-1,1-2a).

综上所述:当a>1时,函数f(x)的单调增区间为(-∞,1-2a)和(-1,+∞),单调减区间为(1-2a,-1);

当a=1时,函数f(x)的单调增区间为R;

当a<1时,函数f(x)的单调增区间为(-∞,-1)和(1-2a,+∞),单调减区间为(-1,1-2a).

(3)当a=-1时,得f(x)=x3-x2-3x.

由f ′(x)=x2-2x-3=0,得x1=-1,x2=3.

由(2)得f(x)的单调增区间为(-∞,-1)和(3,+∞),单调减区间为(-1,3),所以函数f(x)在x1=-1,x2=3处取得极值.故M(-1,),N(3,-9).

所以直线MN的方程为y=-x-1.

由得x3-3x2-x+3=0.

令F(x)=x3-3x2-x+3.

易得F(0)=3>0,F(2)=-3<0,而F(x)的图象在(0,2)内是一条连续不断的曲线,故F(x)在(0,2)内存在零点x0,这表明线段MN与曲线f(x)有异于M,N的公共点.

解法二:(1)同解法一.

(2)同解法一.

(3)当a=-1时,得f(x)=x3-x2-3x.

由f ′(x)=x2-2x-3=0,得x1=-1,x2=3.

由(2)得f(x)的单调增区间为(-∞,-1)和(3,+∞),单调减区间为(-1,3),所以函数f(x)在x1=-1,x2=3处取得极值,

故M(-1,),N(3,-9).

所以直线MN的方程为y=-x-1.

由得x3-3x2-x+3=0.

解得x1=-1,x2=1,x3=3.

∴

所以线段MN与曲线F(x)有异于M,N的公共点(1,-).

 0  56020  56028  56034  56038  56044  56046  56050  56056  56058  56064  56070  56074  56076  56080  56086  56088  56094  56098  56100  56104  56106  56110  56112  56114  56115  56116  56118  56119  56120  56122  56124  56128  56130  56134  56136  56140  56146  56148  56154  56158  56160  56164  56170  56176  56178  56184  56188  56190  56196  56200  56206  56214  447348 

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