已知函数f(x)=13x3−x2+ax(a为常数)

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  • 解题思路:(1)f(x)在区间[-1,2]上单调递减可得f′(x)=x2-2x+a≤0在x∈[-1,2]上恒成立,分离常数啊a,只需求出(-x2+2x)在给定区间的最小值即可;(2)

    (i)f(x)与直线y=-9相切,故x2-2x+a=0①,且

    1

    3

    x

    3

    x

    2

    +ax=−9

    ②联立解得x值,进而求a的值,(ii)线段MP与曲线f(x)有异于M,P的公共点等价于上述方程在(-1,m)上有实根等价于g′(x)=3x2-6x-(m2-4m+4)=0在(-1,m)内有两不相等的实根,解关于m的不等式可得.

    (1)f(x)在区间[-1,2]上单调递减,则f′(x)≤0在x∈[-1,2]上恒成立,

    即x2-2x+a≤0在x∈[-1,2]上恒成立,由a≤-x2+2x得,a≤(-x2+2x)min

    而y=-x2+2x是开口向下的抛物线对称轴为直线x=1,故在x=-1处取到最小值-3,

    故a的取值范围为:a≤-3

    (2)(i)f(x)与直线y=-9相切,故x2-2x+a=0①,且[1/3x3−x2+ax=−9②

    由①得a=-x2+2x代入②得

    1

    3x3−x2−x3+2x2=−9,化简得2x3-3x2-27=0,

    即x3-3x2+x3-27=0,故x2(x-3)+(x-3)(x2+3x+9)=0,

    则(x-3)(2x2+3x+9)=0,而2x2+3x+9恒大于0,只有x-3=0,

    故x=3代入a=-x2+2x,得a=-3

    (ii)由(i)得f(x)的单调递增区间为(-∞,-1)和(3,+∞),单调递减区间为(-1,3),

    所以函数在x=-1,x=3处取得极值,故M(-1,

    5

    3])N(3,-9)

    所以直线MP的方程为y=

    m2−4m−5

    3x+

    m2−4m

    3,

    y=

    m2−4m−5

    3x+

    m2−4m

    3

    y=

    1

    3x3−x2−3x得x3-3x2-(m2-4m+4)x-m2-4m=0

    线段MP与曲线f(x)有异于M,P的公共点等价于上述方程在(-1,m)上有实根,

    即函数g(x)=x3-3x2-(m2-4m+4)x-m2-4m在(-1,m)上有零点.

    又因为函数g(x)为三次函数,所以g(x)至多有三个零点,两个极值点,

    又因为g(-1)=g(m)=0,

    因此,g(x)在(-1,m)上有零点等价于g(x)在(-1,m)上恰有一个极大值点和一个极小值点,

    即g′(x)=3x2-6x-(m2-4m+4)=0在(-1,m)内有两不相等的实根,

    等价于

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的极值;利用导数研究函数的单调性;利用导数研究曲线上某点切线方程.

    考点点评: 本题为函数导数的综合应用,分离常数把问题转化为求函数的最值问题是解决问题的关键,属中档题.