设函数f(x)=-x3+ax2+a2x+1(x∈R),其中a∈R.(Ⅰ)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;(Ⅱ)当a≠0时,求函数f(x

发布时间:2020-07-31 18:42:36

设函数f(x)=-x3+ax2+a2x+1(x∈R),其中a∈R.
(Ⅰ)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线方程;
(Ⅱ)当a≠0时,求函数f(x)的极大值和极小值;
(Ⅲ)当a=2时,是否存在函数y=f(x)图象上两点以及函数y=f'(x)图象上两点,使得以这四点为顶点的四边形ABCD满足如下条件:①四边形ABCD是平行四边形;②AB⊥x轴;③|AB|=4.若存在,指出四边形ABCD的个数;若不存在,说明理由.

网友回答

解:(Ⅰ)当a=1时,f(x)=-x3+x2+x+1,得f(2)=-1,且f'(x)=-3x2+2x+1,f'(2)=-7.
所以,曲线f(x)=-x3+2x2-x+1在点(2,f(2))处的切线方程是y+1=-7(x-2),
整理得7x+y-13=0.
(Ⅱ)解:f(x)=-x3+ax2+a2x+1,f'(x)=-3x2+2ax+a2=-(3x+a)(x-a).
令f'(x)=0,解得或x=a.
由于a≠0,以下分两种情况讨论.
(1)若a>0,当x变化时,f'(x)的正负如下表:
xa(a,+∞)f'(x)-0+0-因此,函数f(x)在处取得极小值,且;
函数f(x)在x=a处取得极大值f(a),且f(a)=1+a3.
(2)若a<0,当x变化时,f'(x)的正负如下表:
x(-∞,a)af'(x)-0+0-因此,函数f(x)在x=a处取得极小值f(a),且f(a)=1+a3;
函数f(x)在处取得极大值,且.
(Ⅲ)若存在满足题意的四边形ABCD,则方程|f(x)-f'(x)|=4至少有两个相异实根,且每个实根对应一条垂直于x轴且与f(x)、f'(x)图象均相交的线段,这些线段长度均相等.f(x)=-x3+2x2+4x+1,f'(x)=-3x2+4x+4=-(3x+2)(x-2)|f(x)-f'(x)|=|-x3+2x2+4x+1-(-3x2+4x+4)|=|x3-5x2+3|=4
x3-5x2+3=4时,x3-5x2-1=0,令g(x)=x3-5x2-1,g'(x)=3x2-10x
令g'(x)=0,得x=0或
x(-∞,0)0g'(x)+0-0+由表格知,g(0)为g(x)的极大值,为g(x)的极大值,而g(0)=-1<0,,故g(x)的图象与x轴有且只有一个交点,g(x)有且只有一个零点.
x3-5x2+3=-4时,x3-5x2+7=0,令g(x)=x3-5x2+7,g'(x)=3x2-10x,
由知g(0)为g(x)的极大值,为g(x)的极大值,而g(0)=7>0,,故g(x)的图象与x轴有三个交点,g(x)有三个零点.
由知,方程|x3-5x2+3|=4有四个不同的实根,从小到大依次记为x1、x2、x3、x4,这四个根对应的四条线段中的每两条对应一个平行四边形ABCD,共有(x1、x2),(x1、x3),(x1、x4),(x2、x3),(x2、x4),(x3、x4)6个,所以满足题意的平行四边形ABCD有6个.
解析分析:(Ⅰ)曲线y=f(x)在点(2,f(2))处的切线斜率为在该点处的导数,所以只要求导,再求x=2时的导数,再用点斜式求出直线方程.(Ⅱ)函数f(x)的极大值和极小值是导数等于0时的x的值,所以只要对函数f(x)求导,再令导数等于0,解出x的值,为极值点,再列表判断极值点两侧导数的正负,若左正右负,为极大值,若左负右正,为极小值.(Ⅲ)先假设存在函数y=f(x)图象上两点以及函数y=f'(x)图象上两点满足条件,再根据这几个条件计算即可.

点评:本题考查了函数在某点处的导数的几何意义,以及利用导数求极值.
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