函数极值的应用已知函数f(x)=(x^4)/4-x^3-(9x^2)/2+cx有三个极值点.(1)证明-27小于c小于5

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  • 解 (Ⅰ)因为函数f(x)= x4+x3- x2+cx有三个极值点,所以

    f′(x)x3+3x3-9x+c=0有三个互异的实根.

    设g(x)=x3+3x2-9x+c,则g′(x)=3x2+6x-9=3(x+3)(x-1).

    当x<-3时,g′(x)>0,g(x)在(-∞,-3)上为增函数,

    当-3<x<1时,g′(x) <0,g(x)在(-3,1)上为减函数,

    当x>1时,g′(x)>0,g(x)在(1,+ ∞)上为增函数.

    所以函数g(x)在x=-3时取极大值,在x=1时取极小值.

    当g(-3) ≤0或g(1) ≥0时,g(x)=0最多只有两个不同实根,因为g(x)=0有三个不同实根,所以g(-3)>0,且g(1)<0.即-27+27+27+c>0,且1+3-9+c<0,解得c>-27,且c<5.

    故-27<c<5.

    (Ⅱ)由(Ⅰ)的证明可知,当-27<c<5时,f(x)有三个极值点,不妨设为x1,x2,x3(x1<x2<x3),则f′(x)=(x-x1)(x-x2)(x-x3).

    所以f(x)的单调递减区间是(-∞,x1],[x2,x3].

    若f(x)在区间[a,a+2]上单调递减,则[a,a+2] (- ∞,x1],或[a,a+2] [x2,x3].

    若[a,a+2] (-∞,x1],则a+2≤x1,由(Ⅰ)知,x1<-3,于是a<-5.

    若[a,a+2] [x2,x3],则a≥x2,且a+2≤x3.由(Ⅰ)知,-3<x2<1.

    又f′(x)=x3+3x2-9x+c,当c=-27时,f′(x)=(x-3)(x+3)2;当c=5时,f′(x)=(x+5)(x-1)2.

    因此,当-27<c<5时,1<x3<3.

    所以a<-3,且a+2<3.即-3<a<1.

    故a<-5,或-3<a<1.

    反之,当a<-5,或-3<a<1时,总可找到c (-27,5),使f(x)在区间[a,a+2]上单调递减.

    综上所述,a的取值范围是(-∞,-5) (-3,1).