已知函数f(x)=x3-ax2+x+b在(1,f(1))处的切线方程为y=2x+1.
(1)求a,b的值;
(2)设函数g(x)=-(1+k)x2+x+2,若在x∈(0,3)内,函数f(x)的图象总在g(x)的下方,则求k的取值范围.
网友回答
解:(1)求导函数可得f′(x)=3x2-2ax+1
∵函数f(x)=x3-ax2+x+b在(1,f(1))处的切线方程为y=2x+1
∴f′(1)=4-2a=2,∴a=1
∵x=1时,y=2+1=3,∴f(1)=3
将(1,3)代入函数解析式,可得b=2;
(2)设T(x)=f(x)-g(x)=x3+kx2,T′(x)=3x(x+)
①当k=0时,T′(x)=3x2,在x∈(0,3)内,T′(x)>0,即T(x)单调递增
∵T(x)>T(0)=0
∴f(x)>g(x)
∴函数f(x)的图象总在g(x)的上方,故不合题意;
②当k>0时,在x∈(0,3)内,T′(x)>0,即T(x)单调递增
∵T(x)>T(0)=0
∴f(x)>g(x)
∴函数f(x)的图象总在g(x)的上方,故不合题意;
③当k<0时,
若,即k≤-时,在x∈(0,3)内,T′(x)<0,即T(x)单调递减
∵T(x)<T(0)=0
∴f(x)<g(x)
∴函数f(x)的图象总在g(x)的下方,符合题意;
若0<-k<3,即时,在x∈(0,-k)内,T′(x)<0,即T(x)单调递减;在x∈(-k,3)内,T′(x)>0,即T(x)单调递增
∵在x∈(0,3)内,函数f(x)的图象总在g(x)的下方,
∴T(3)≤0,∴k≤-3
∵,∴
综上,k的取值范围为(-∞,-3].
解析分析:(1)由题意,利用导数的几何含义及切点的坐标建立a,b的方程,然后求解即可;(2)构造函数T(x)=f(x)-g(x)=x3+kx2,求导函数,分类讨论:①当k=0时,在x∈(0,3)内,T(x)单调递增,函数f(x)的图象总在g(x)的上方;②当k>0时,在x∈(0,3)内,T(x)单调递增,函数f(x)的图象总在g(x)的上方;③当k<0时,若,即k≤-时,在x∈(0,3)内,T(x)单调递减,函数f(x)的图象总在g(x)的下方;若0<-k<3,即时,利用T(3)≤0,即可求得结论.
点评:本题考查导数知识的运用,考查导数的几何意义,考查构造新函数,考查函数的单调性,考查分类讨论的数学思想,解题的关键是正确分类,确定函数的单调性,属于中档题.