(文科)已知函数f(x)=1/3ax3+bx2+2x−1,g(x)=−x2+x+1,若函数f(x)的图象与函数g(x)的图象的一个公共点P的横坐标为1,且两曲线在点P处的切线互相垂直. (1)求实数a,b的值; (2)对

问题描述:

(文科)已知函数f(x)=

1
3
ax3+bx2+2x−1,g(x)=−x2+x+1,若函数f(x)的图象与函数g(x)的图象的一个公共点P的横坐标为1,且两曲线在点P处的切线互相垂直.
(1)求实数a,b的值;
(2)对任意x1,x2∈[-1,1],不等式f(x1)+k<g(x2)恒成立,求实数k的取值范围.

(文科) (1)∵g(1)=1=f(1)=

1
3
a+b+1⇒a+3b=0.
又g'(x)=-2x+1,∴g'(1)=-1.
∵两双曲线在点P处的切线互相垂直,
∴f'(1)=1.
∵f'(x)=ax2+2bx+2,
∴f'(1)=a+2b+2=1,
a+3b=0
a+2b+1=0
⇒a=-3,b=1

(2)∵f(x)=-x3+x2+2x-1
对任意的x1,x2∈[-1,1],f(x1)+k<g(x2)恒成立,
∴f(x)max+k<g(x)min(x∈[-1,1]),
∵f'(x)=-3x2+2x+2,
则f'(x)>0得
1-
7
3
<x<
1+
7
3

∴函数f(x)在[-1,
1-
7
3
]
上递减,在[
1-
7
3
,1]
上递增
而f(-1)=-1,f(1)=1,
∴f(x)max=f(1)=1,
g(x)=-x2+x+1=-(x-
1
2
)2+
5
4

当x∈[-1,1]时,g(x)min=g(-1)=1
故1+k<-1,
k<-2,
∴实数k的取值范围是(-∞,-2).