(本小题满分12分)设函数 f ( x )= x 3 + ax 2 + bx ( x >0)的图象与直线 y =4相切于 M (1,4).
(本小题满分12分)设函数f(x)=x3+ax2+bx(x>0)的图象与直线y=4相切于M(1,4).(Ⅰ)求f(x)=x3+ax2+bx在区间(0,4]上的最大值与最小...
(本小题满分12分)设函数 f ( x )= x 3 + ax 2 + bx ( x >0)的图象与直线 y =4相切于 M (1,4).(Ⅰ)求 f ( x )= x 3 + ax 2 + bx 在区间(0,4]上的最大值与 最小值;(Ⅱ)设存在两个不等正数 s , t ( s < t ),当 x ∈[ s , t ]时,函数 f ( x )= x 3 + ax 2 + bx 的值域是[ ks , kt ],求正数 k 的取值范围。
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(Ⅰ) f ′( x )=3 x 2 +2 ax + b .依题意则有: 所以解得所以 f ( x )= x 3 -6 x 2 +9 x ; f ′( x )=3 x 2 -12 x +9=3( x -1)( x -3),由 f ′( x )=0可得 x =1或 x =3. f ′( x ), f ( x )在区间(0,4]上的变化情况为:
所以函数 f ( x )= x 3 -6 x 2 +9 x 在区间[0,4]上的最大值是4,最小值是0. (2)由函数的定义域是正数知, s >0,故极值点(3,0)不在区间[ s , t ]上; ①若极值点M(1,4)在区间[s,t]上,此时0<s≤1≤t<3, 故有( i ) 或( ii ) ( i )由k=,1≤t<3知,k∈,当且仅当t=1时,k=4; 再由k=(s-3) 2, 0<s≤1知,k∈[4,9),当且仅当s =1时,k=4. 由于s≠t,故不存在满足要求的k值. ( ii )由s=f(t)=f(t)= ,及0<s≤1可解得2≤t<3, 所以k=,2≤t<3知,k∈; 即当k∈时,存在t=∈[2,3),s=f(t)= ∈(0,1],且f(s)≥4s=f(t)>f(t),满足要求. ②若函数f(x)在区间[s,t]上单调递增, 则0<s<t≤1或3<s<t, 且 ,故s,t是方程x 2 -6x+9=k的两根, 由于此方程两根之和为3,故[s,t]不可能同在一个单调增区间内; ③若函数f(x)在区间[s,t]上单调递减,则1<s<t<3 , , 两式相减并整理得s 2 (s-3) 3 =t 2 (t-3) 2 ,由1<s<t<3知s(s-3)=t(t-3),即s+t=3, 再将两式相减并除以s-t得 -k=(s 2 +st+t 2 )-6(s+t)+9=(s+t) 2 -6(s+t)+9-st=-st, 即k=st,所以s,t是方程x 2 -3x+k=0的两根, 令g(x)=x 2 -3x+k, 则
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