解答题已知函数f(x)=-x3-ax2+b2x+1(a、b∈R).
(1)若a=1,b=1,求f(x)的极值和单调区间;
(2)已知x1,x2为f(x)的极值点,且|f(x1)-f(x2)|=|x1-x2|,若当x∈[-1,1]时,函数y=f(x)的图象上任意一点的切线斜率恒小于m,求m的取值范围.
网友回答
解:(1)f(x)=-x3-x2+x+1,f′(x)=-3x2-2x+1=-(3x-1)(x+1).
f(x)的极大值为,极小值为0.
f(x)的单调增区间为(-1,),单调减区间为(-∞,-1),().
(2)∵f(x)=-x3-ax2+b2x+1,
∴f′(x)=-3x2-2ax+b2,又x1,x2为f(x)的极值点,
∴x1,x2为方程-3x2-2ax+b2=0的两根,
x1+x2=-,x1x2=-,
∵|f(x1)-f(x2)|=|x1-x2|,
∴|-x13-ax12+b2x1+1+x23+ax23-b2x2-1|=|x1-x2|,
整理得|x12+x1x2+x22+a(x1+x2)-b2|=,
即|9+--b2|=,
∴a2+3b2=1,∴a2≤1.
∵k=f′(x)=-3x2-2ax+b2=-3x2-2ax+,
f′(x)max=f′=,
∴m>.解析分析:(1)把a=1,b=1代入函数f(x)=-x3-ax2+b2x+1,求导,分析导函数的符号,可得f(x)的单调性、极值;(2)根据x1,x2为f(x)的极值点,得到x1,x2为方程-3x2-2ax+b2=0的两根,利用韦达定理得到x1+x2=-,x1x2=-,并把|f(x1)-f(x2)|=|x1-x2|代入化简得到|9+--b2|=,利用导数的几何意义得到k=f′(x)=-3x2-2ax+b2=-3x2-2ax+,要求函数y=f(x)的图象上任意一点的切线斜率恒小于m,实际上是求k=f′(x)的最大值.点评:此题是个难题.考查利用导数研究函数的单调性和极值、最值问题以及导数的几何意义.考查了同学们观察、推理以及创造性地分析问题、解决问题的能力.