已知函数f(x)的导函数是f′(x)=3x2+2mx+9,f(x)在x=3处取得极值,且f(0)=0.
(Ⅰ)求f(x)的极大值和极小值;
(Ⅱ)记f(x)在闭区间[0,t]上的最大值为F(t),若对任意的t(0<t≤4)总有F(t)≥λt成立,求λ的取值范围;
(Ⅲ)设M(x,y)是曲线y=f(x)上的任意一点.当x∈(0,1]时,求直线OM斜率的最小值,据此判断f(x)与4sinx的大小关系,并说明理由.
网友回答
解:(I)依题意,f'(3)=0,解得m=-6,…(1分)
由已知可设f(x)=x3-6x2+9x+p,
因为f(0)=0,所以p=0,
则f(x)=x3-6x2+9x,导函数f'(x)=3x2-12x+9. …ks5u…(3分)
列表:
x(-∞,1)1(1,3)3(3,+∞)f'(x)+0-0+f(x)递增极大值4递减极小值0递增由上表可知f(x)在x=1处取得极大值为f(1)=4,
f(x)在x=3处取得极小值为f(3)=0. ??…(5分)
(Ⅱ)①当0<t≤1时,
由(I)知f(x)在[0,t]上递增,
所以f(x)的最大值F(t)=f(t)=t3-6t2+9t,…(6分)
由F(t)≥λt对任意的t恒成立,得t3-6t2+9t≥λt,
则λ≤t2-6t+9=(t-3)2,
因为0<t≤1,所以-3<t-3≤-2,
则4≤(t-3)2<9,
因此λ的取值范围是λ≤4. …(8分)
②当1<t≤4时,因为f(1)=f(4)=4,
所以f(x)的最大值F(t)=f(1)=4,
由F(t)≥λt对任意的t恒成立,得4≥λt,
∴,
因为1<t≤4,所以,
因此λ的取值范围是λ≤1,
综上①②可知,λ的取值范围是λ≤1. …(10分)
(Ⅲ)当x∈(0,1]时,
直线OM斜率,
因为0<x≤1,所以-3<x-3≤-2,
则4≤(x-3)2<9,
即直线OM斜率的最小值为4. …(11分)
首先,由,得f(x)≥4x.
其次,当x∈(0,1]时,有4x>4sinx,
所以f(x)>4sinx,…ks5u…(12分)
证明如下:
记g(x)=4x-4sinx,则g'(x)=4-4cosx≥0,
所以g(x)在(0,1)递增,又g(0)=0,
则g(x)>0在(0,1)恒成立,即4x>4sinx,
所以?f(x)>4sinx.…(13分)
解析分析:(I)依题意,f'(3)=0,解得m=-6,由已知可设f(x)=x3-6x2+9x+p,因为f(0)=0,所以p=0,由此能求出f(x)的极大值和极小值.(Ⅱ)当0<t≤1时,由(I)知f(x)在[0,t]上递增,所以f(x)的最大值F(t)=f(t)=t3-6t2+9t,由F(t)≥λt对任意的t恒成立,得t3-6t2+9t≥λt,则λ≤t2-6t+9=(t-3)2,由此能求出λ的取值范围.(Ⅲ)当x∈(0,1]时,直线OM斜率,因为0<x≤1,所以-3<x-3≤-2,则4≤(x-3)2<9,即直线OM斜率的最小值为4.由此能够导出f(x)>4sinx.
点评:本题考查导数的应用,考查函数极值的求法,考查实数的取值范围的求法,考查两个数比较大小的方法.解题时要认真审题,仔细解答,注意挖掘题设中的隐含条件,合理地进行等价转化.