解答题已知关于x的函数f(x)=x3+bx2+cx+bc,其导函数为f+(x).令g(

发布时间:2020-07-09 05:11:00

解答题已知关于x的函数f(x)=x3+bx2+cx+bc,其导函数为f+(x).令g(x)=|f+(x)|,记函数g(x)在区间[-1、1]上的最大值为M.
(Ⅰ)如果函数f(x)在x=1处有极值-,试确定b、c的值:
(Ⅱ)若|b|>1,证明对任意的c,都有M>2
(Ⅲ)若M≧K对任意的b、c恒成立,试求k的最大值.

网友回答

(I)解:∵f'(x)=-x2+2bx+c,由f(x)在x=1处有极值
可得
解得,或
若b=1,c=-1,则f'(x)=-x2+2x-1=-(x-1)2≤0,此时f(x)没有极值;
若b=-1,c=3,则f'(x)=-x2-2x+3=-(x+1)(x-1)
当x变化时,f(x),f'(x)的变化情况如下表:
x(-∞,-3)-3(-3,1)1(1,+∞)f'(x)-0+0-f(x)↘极小值-12↗极大值↘∴当x=1时,f(x)有极大值,故b=-1,c=3即为所求.

(Ⅱ)证法1:g(x)=|f'(x)|=|-(x-b)2+b2+c|
当|b|>1时,函数y=f'(x)的对称轴x=b位于区间[-1.1]之外.
∴f'(x)在[-1,1]上的最值在两端点处取得
故M应是g(-1)和g(1)中较大的一个,
∴2M≥g(1)+g(-1)=|-1+2b+c|+|-1-2b+c|≥|4b|>4,即M>2

证法2(反证法):因为|b|>1,所以函数y=f'(x)的对称轴x=b位于区间[-1,1]之外,
∴f'(x)在[-1,1]上的最值在两端点处取得.
故M应是g(-1)和g(1)中较大的一个
假设M≤2,则M=maxg{(-1),g(1),g(b)}
将上述两式相加得:4≥|-1-2b+c|+|-1+2b+c|≥4|b|>4,导致矛盾,∴M>2

(Ⅲ)解法1:g(x)=|f'(x)|=|-(x-b)2+b2+c|
(1)当|b|>1时,由(Ⅱ)可知f'(b)-f'(±1)=b(?1)2≥0;
(2)当|b|≤1时,函数y=f'(x)的对称轴x=b位于区间[-1,1]内,
此时M=max{g(-1),g(1),g(b)}
由f'(1)-f'(-1)=4b,有f'(b)-f'(±1)=b(?1)2≥0
①若-1≤b≤0,则f'(1)≤f'(-1)≤f'(b),∴g(-1)≤max{g(1),g(b)},
于是
②若0<b≤1,则f'(-1)≤f'(1)≤f'(b),∴g(1)≤maxg(-1),g(b)
于是
综上,对任意的b、c都有
而当时,在区间[-1,1]上的最小值
故M≥k对任意的b、c恒成立的k的最大值为.
解法2:g(x)=|f'(x)|=|-(x-b)2+b2+c|
(1)当|b|>1时,由(Ⅱ)可知M>2
(2)当|b|≤1
y=f'(x)时,函数的对称轴x=b位于区间[-1,1]内,
此时M=max{g(-1),g(1),g(b)}
4M≥g(-1)+g(1)+2g(h)=|-1-2b+c|+|-1+2b+c|+2|b2+c|≥|-1-2b+c+(-1+2b+c)-2(b2+c)|=|2b2+2|≥2,

下同解法1解析分析:(I)对函数求导,由题意可得,代入可求b,c,代入验证,找出符合条件的值.(II)(法1)代入整理g(x)=||-(x-b)2+b2+c|,结合|b|>1的条件判断函数f′(x)的对称轴与区间[-1,1]的位置关系,从而求出该函数在[-1,1]上的最大值M,则M≥f′(1),M≥f′(-1),可证(法2)利用反证法:假设M<2,由(1)可知M应是g(-1)和g(1)中较大的一个,则有,代入课产生矛盾.(III)(法1)M≥k恒成立?k≤Mmin,转化为求M的最小值当|b|>1,结合(II)讨论|b|≤1两只情况讨论,此时M=max{g(-1),g(1),g(b)},结合条件推理论证.(法2)仿照法1,利用二次函数在区间[-1,1]的图象及性质求出M={g(-1),g(1),g(b)},求出M的最小值,点评:本小题主要考查函数、函数的导数和不等式等基础知识,考查综合运用数学知识进行推理论证的能力和分类类讨论的思想.
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