已知函数在处存在极值.
(1)求实数a,b的值;
(2)函数y=f(x)的图象上存在两点A,B使得△AOB是以坐标原点O为直角顶点的直角三角形,且斜边AB的中点在y轴上,求实数c的取值范围;
(3)当c=e时,讨论关于x的方程f(x)=kx(k∈R)的实根的个数.
网友回答
解(1)当x<1时,f′(x)=-3x2+2ax+b.(1分)
因为函数f(x)在x=0,x=处存在极值,所以解得a=1,b=0.(3分)
(2)由(1)得f(x)=,
根据条件知A,B的横坐标互为相反数,不妨设A(-t,t3+t2),B(t,f(t)),(t>0).
若t<1,则f(t)=-t3+t2,
由∠AOB是直角得,?=0,即-t2+(t3+t2)(-t3+t2)=0,
即t4-t2+1=0.此时无解;????????????????????????????????????????????????????(5分)
若t≥1,则f(t)=c(et-1-1).由于AB的中点在y轴上,且∠AOB是直角,所以B点不可能在x轴上,即t≠1.
由?=0,即-t2+(t3+t2)?c(et-1-1)=0,得c=.
因为函数y=(t+1)(et-1-1)在t>1上的值域是(0,+∞),
所以实数c的取值范围是(0,+∞).(7分)
(3)由方程f(x)=kx,知kx=,可知0一定是方程的根,(8分)
所以仅就x≠0时进行研究:方程等价于k=,
构造函数g(x)=,
对于x<1且x≠0部分,函数g(x)=-x2+x的图象是开口向下的抛物线的一部分,
当x=时取得最大值,其值域是(-∞,0)∪(0,);
对于x≥1部分,函数g(x)=,由g′(x)=>0,知函数g(x)在(1,+∞)上单调递增.
所以,①当k>或k≤0时,方程f(x)=kx有两个实根;
②当k=时,方程f(x)=kx有三个实根;
③当0<k<时,方程f(x)=kx有四个实根.(14分)
解析分析:(1)当x<1时,f′(x)=-3x2+2ax+b,依题意,由可求实数a,b的值;(2)由(1)可求得f(x)=,依题意A,B的横坐标互为相反数,不妨设A(-t,t3+t2),B(t,f(t)),(t>0).分t<1与t≥1讨论,利用∠AOB是直角,?=0,即可求得实数c的取值范围;(3)由方程f(x)=kx,知kx=,可知0一定是方程的根,x≠0,方程等价于k=,构造函数g(x)=,分x<1且x≠0与x≥1两类讨论,即可确定f(x)=kx(k∈R)的实根的个数.
点评:本题考查利用导数研究函数的极值,考查根的存在性及根的个数判断,突出分类讨论思想、等价转化思想及创新思维与逻辑思维能力的考查,属于难题.