已知函数的图象过坐标原点O,且在点(-1,f(-1))处的切线的斜率是-5.(I)求实数b、c的值;(II)求f(x)在区间[-1,2]上的最大值;(III)对任意给

发布时间:2020-08-04 13:52:02

已知函数的图象过坐标原点O,且在点(-1,f(-1))处的切线的斜率是-5.
(I)求实数b、c的值;
(II)求f(x)在区间[-1,2]上的最大值;
(III)对任意给定的正实数a,曲线y=f(x)上是否存在两点P、Q,使得△POQ是以O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴.若存在请证明,若不存在说明理由.

网友回答

解:(Ⅰ)当x<1时,f'(x)=-3x2+2x+b.
依题意,得解得b=c=0.
(II)由(I)知,
①当,
令.x变化时,f'(x),f(x)的变化如下表:
x(-1,0)0f'(x)-0+0-f(x)单调递减极小值单调递增极大值单调递减又,
∴f(x)在[-1,1)上的最大值为2.
②当1≤x≤2时,f(x)=alnx.
当a≤0时,f(x)≤0;当a>0时,f(x)在[1,2]上单调递增,
∵f(x)在[1,2]上的最大值为aln2.
综上所述,当在[-1,2]上的最大值为2;
当在[-1,2]上的最大值为aln2.
(III)假设曲线y=f(x)上存在两点P、Q满足题设要求,
则点P、Q只能在y轴的两侧,不妨设P(t,f(t))(t>0),则Q(-t,t3+t2),
显然t≠1∵△POQ为直角三角形,∴.(1)
是否存在P、Q等价于方程(1)是否有解.若0<t<1,则f(t)=-t3t2,
代入(1)式得,-t2+(-t3+t2)(t3+t2)=0,即t4-t2+1=0,而此方程无实数解,
因此t>1.∴f(t)=alnt,代入(1)式得,-t2+(alnt)(t3+t2)=0,
即(*)考察函数h(x)=(x+1)lnx(x≥1),
则,∴h(x)在[1,+∞)上单调递增,
∵t>1,∴h(t)>h(1)=0,当t→+∞时,h(t)→∞,
∴h(t)的取值范围是(0,+∞)
∴对于a>0,方程(*)总有解,即方程(1)总有解.
因此对任意给定的正实数a,曲线y=f(x)上总存在两点P、Q使得△POQ是以点O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上.

解析分析:(I)根据函数在点(-1,f(-1))处的切线的斜率是-5,建立方程,可确定实数b,c的值,进而可确定函数的解析式;
(II)分类讨论,求导函数,可得f(x)在[-1,1)上的最大值为2,当1≤x≤2时,f(x)=alnx.对a讨论,确定函数的单调性,即可求得结论;(III)假设曲线y=f(x)上存在两点P、Q满足题设要求,则点P、Q只能在y轴两侧.设P、Q的坐标,由此入手能得到对任意给定的正实数a,曲线y=f(x)上存在两点P、Q,使得△POQ是以O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上.


点评:本题考查导数知识的运用,考查函数的单调性与最值,考查分类讨论的数学思想,考查学生分析解决问题的能力,正确分类,灵活运用导数是关键.
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