已知函数f(x)=x3−32ax2+b,a,b为实数,x∈R,a∈R.

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  • 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.