已知函数f(x)=ax3+3x2-6ax-11.g(x)=3x2+6x+12.直线m:y=

发布时间:2021-02-20 11:53:41

已知函数f(x)=ax3+3x2-6ax-11,g(x)=3x2+6x+12,直线m:y=kx+9,又f′(-1)=0.
(1)求函数f(x)=ax3+3x2-6ax-11在区间(-2,3)上的极值;
(2)是否存在k的值,使直线m既是曲线y=f(x)的切线,又是y=g(x)的切线;如果存在,求出k的值;如果不存在,说明理由;
(3)如果对于所有x≥-2的x,都有f(x)≤kx+9≤g(x)成立,求k的取值范围.

网友回答

答案:解:(1)f'(x)=3ax2+6x-6a,由f'(-1)=0,即3a-6-6a=0,得a=-2.(2分)
∴f(x)=-2x3+3x2+12x-11.令f'(x)=-6x2+6x+12=0,解得x=-1或x=2
当x变化时,f'(x),f(x)在区间(-2,3)上的变化情况如下表:

x(-2,-1)-1(-1,2)2(2,3)
f'(x)-0+0-
f(x)单调递减-18单调递增9单调递减
从上表可知,当x=-1时,f(x)在区间(-2,3)上有极小值,极小值为-18,当x=2时,f(x)在区间(-2,3)上有极大值,极大值为9.(4分)
(2)∵直线m恒过点(0,9).
先求直线m是y=g(x) 的切线.设切点为,
∵g'(x0)=6x0+6.
∴切线方程为,将点(0,9)代入得x0=±1.
当x0=-1时,切线方程为y=9; 当x0=1时,切线方程为y=12x+9.(6分)
由f'(x)=0得-6x2+6x+12=0,即有x=-1,x=2
当x=-1时,y=f(x)的切线y=-18,
当x=2时,y=f(x)的切线方程为y=9,
∴y=9是公切线,(7分)
又由f'(x)=12得-6x2+6x+12=12
∴x=0或x=1,
当x=0时y=f(x)的切线为y=12x-11;
当x=1时y=f(x)的切线为y=12x-10,
∴y=12x+9不是公切线.(8分)
综上所述 k=0时y=9是两曲线的公切线.(9分)
(3)①由kx+9≤g(x)得kx≤3x2+6x+3,当x=0时,不等式恒成立,k∈R;
当-2≤x<0时,不等式为,而≤-3•2+6=0
∴k≥0
当x>0时,不等式为6

∴k≤12
∴当x≥-2时,kx+9≤g(x)恒成立,则0≤k≤12.(11分)
②由f(x)≤kx+9得
当x=0时,9≥-11恒成立,k∈R;当-2≤x<0时,有,
设h(x)==,
当-2≤x<0时为增函数,也为增函数,所以h(x)≥h(-2)=8
故要使f(x)≤kx+9在-2≤x<0上恒成立,(12分)
由上述过程只要考虑0≤k≤8,则当x>0时f'(x)=-6x2+16x+12=-6(x+1)(x-2)
在x∈(0,2]时f'(x)>0,在(2,+∞)时f'(x)<0,
所以f(x)在x=2时有极大值,即f(x)在上的最大值,又f(2)=9,即f(x)≤9
而当x>0,k≥0时,f(x)≤kx+9一定成立.
综上所述0≤k≤8.(14分)
分析:(1)对函数求导,由f'(-1)=0,可求a,代入可求导数的符号,进而可判断函数的单调区间,极值得
(2)由直线线m:y=kx+9过定点(0,9),设切点为,由导数的几何意义可达切线方程为,将点(0,9)代入可求x0,然后代入可求切线方程,然后可求f(x)的切线方程,又由f'(x)=12得-6x2+6x+12=12可得x=0或x=1,同理可求f(x)得切线,进而可确定公切线
(3)①由kx+9≤g(x)得kx≤3x2+6x+3,分类讨论:当x=0时,当-2≤x<0;当x>0时结合基本不等式可求k的范围;②由f(x)≤kx+9,分类讨论:当x=0时,当-2≤x<0;当-2≤x<0,结合函数的单调性可求
点评:本题主要考查了函数的导数的几何意义:导数在某点的导数值即为改点的切线的斜率,函数的导数在函数的单调性、函数的极值求解中的应用.属于函数的导数知识的综合应用.
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