抛物线y=g(x)过点O(0,0)、A(m,0)与点P(m+1,m+1),其中m>n>0,b<a,设函数f(x)=(x-n)g(x)在x=a和x=b处取到极值.
(1)用m,x表示y=g(x)并比较a,b,m,n的大小(要求按从小到大排列);
(2)若,且过原点存在两条互相垂直的直线与曲线y=f(x)均相切,求y=f(x).
网友回答
解:(1)由抛物线经过点O(0,0)、A(m,0)
设抛物线方程y=kx(x-m)(k≠0),
又抛物线过点P(m+1,m+1),则m+1=k(m+1)(m+1-m),得k=1,
所以y=g(x)=x(x-m).??????????????…(3分)
∴f(x)=(x-n)g(x)=x3-(m+n)x2+mnx,
∴f′(x)=3x2-2(m+n)x+mn,
∵函数f(x)在x=a和x=b处取到极值,…(5分)
∴f′(a)=0,f′(b)=0,
∵m>n>0,
∴f′(m)=3m2-2(m+n)m+mn=m(m-n)>0????…(7分)
f′(n)=3n2-2(m+n)n+mn=n(n-m)<0,
又b<a,故b<n<a<m.????????????????????????????????????…(8分)
(2)设切点Q(x0,y0),则切线的斜率k=f′(x0)=3x02-2(m+n)x0+mn
又y0=-(m+n)+mnx0,所以切线的方程是y-+(m+n)-mnx0=[3x02-2(m+n)x0+mn](x-x0)…(9分)
又切线过原点,故-+(m+n)-mnx0=[3x02-2(m+n)x0+mn](-x0)
所以2-(m+n)=0,解得x0=0,或x0=.??????…(10分)
两条切线的斜率为k1=f′(0)=mn,,
由,得(m+n)2≥8,∴,
∴,
所以…(12分)
又两条切线垂直,故k1k2=-1,
所以上式等号成立,有,且mn=1.
所以f(x)=x3-(m+n)x2+mnx=x3-x2+x.???????????…13?分
解析分析:(1)设抛物线方程,利用抛物线过点P,可得k=1,从而可得y=g(x)=x(x-m),利用函数f(x)在x=a和x=b处取到极值,结合m>n>0,即可比较a,b,m,n的大小;(2)设切点Q(x0,y0),求导数,可得切线的方程,利用切线过原点,得两条两条切线的斜率,根据,两条切线垂直,即可求得函数解析式.
点评:本题考查导数知识的运用,考查导数的几何意义,考查学生分析解决问题的能力,属于中档题.