解题思路:(1)求出f(x)的导数,令f′(x)=0,解出极值点和单调区间,并把端点值-1,1代入进行比较,求出最值,从而求a、b的值;
(2)分两种情况:①当切点为P(2,1)时,②当切点P不是P(2,1)时,根据函数f(x)的解析式设出切点的坐标,根据设出的切点坐标,同时由f(x)求出其导函数,把切点的横坐标代入导函数中即可表示出切线的斜率,进而得到切点坐标,最后根据切点坐标和切线过原点写出切线方程即可.
(3)先求出f′(x)=0时得到方程讨论△的取值决定方程解得个数从而得到函数极值的个数.
(1)由已知得,f'(x)=3x2-3ax,…(1分)
由f'(x)=0,得x1=0,x2=a.…(2分)
∵x∈[-1,1],1<a<2,∴当x∈[-1,0)时,f'(x)>0,f(x)递增;
当x∈(0,1]时,f'(x)<0,f(x)递减.
∴f(x)在区间[-1,1]上的最大值为f(0)=b,∴b=1.…(4分)
又f(1)=1−
3
2a+1=2−
3
2a,f(−1)=−1−
3
2a+1=−
3
2a,∴f(-1)<f(1).
由题意得f(-1)=-2,即−
3
2a=−2,得a=
4
3.故a=
4
3,b=1为所求.…(6分)
(2):由(1)得f(x)=x3-2x2+1,f'(x)=3x2-4x,点P(2,1)在曲线f(x)上.
①当切点为P(2,1)时,切线l的斜率k=f'(x)|x=2=4,
∴l的方程为y-1=4(x-2),即4x-y-7=0. …(8分)
②当切点P不是P(2,1)时,设切点为Q(x0,y0)(x0≠2),切线l的斜率k=f′(x)|x=x0=3
x20−4x0,
∴l的方程为 y−y0=(3
x20−4x0)(x−x0).…(10分)
又点P(2,1)在l上,∴1−y0=(3
x20−4x0)(2−x0),
∴1−(
x30−2
x20+1)=(3
x20−4x0)(2−x0),∴
x20(2−x0)=(3
x20−4x0)(2−x0),
∴
x20=3
x20−4x0,即2x0(x0-2)=0,∴x0=0.∴切线l的方程为y=1.
故所求切线l的方程为4x-y-7=0或y=1…(12分)
( 或者:由①知点A(0,1)为极大值点,所以曲线f(x)的点A处的切线为y=1,恰好经过点P(2,1),符合题意.)
(3):由题意F(x)=(x2+ax+a+1)•ex,
所以F′(x)=[x2+(2+a)x+2a+1]•ex…(13分)
令x2+(2+a)x+2a+1=0.
当△=a(a-4)>0,即a<0或a>4时,方程x2+(2+a)x+2a+1=0有两个不同的实根x1,x2,不妨设x1<x2,于是F(x)=ex(x-x1)(x-x2)从而有下表:
x (-∞,x1) x1(x1,x2) x2(x2,+∞)
F′(x) + 0 _ 0 +
F(x) 增函数 极大值 减函数 极小值 增函数即此时有两个极值点.…(16分)
②当△=a(a-4)=0,即a=0或a=4时,方程x2+(2+a)x+2a+1=0有两个相同的实根x1=x2,于是F/(x)=ex(x−x1)2,此时无极值.…(16分)
③当△<0,即0<a<4时,恒有F′(x)>0,此时无极值.…(17分)
因此,当a<0或a>4时,F(x)有2个极值点,当0≤a≤4时,F(x)无极值.…(18分)
点评:
本题考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的极值;利用导数研究曲线上某点切线方程.
考点点评: 此题主要考查利用函数的导数求极值点和单调区间,从而求出最值,注意极大值点不一定是最值点,以及利用导数研究曲线上某点切线方程.