已知f(x)=x3+ax2+bx+c的图象与y轴交于点(0,2),并且在x=1处切线的方向向量为n=(1,3).(1)若x=23是函数f(x)的极值点,求f(x)的解析式;(2)若函数f(x)在区间[32,2]单调递增,求实数b的取值范围.

问题描述:

已知f(x)=x3+ax2+bx+c的图象与y轴交于点(0,2),并且在x=1处切线的方向向量为

n
=(1,3).
(1)若x=
2
3
是函数f(x)的极值点,求f(x)的解析式;
(2)若函数f(x)在区间[
3
2
,2
]单调递增,求实数b的取值范围.

(1)由题意可得:f′(x)=3x2+2ax+b,
因为函数的图象与y轴交于点(0,2),
所以C=2…①
又因为在x=1处切线的方向向量为

n
=(1,3),
所以f′(1)=3+2a+b=3…②
因为x=
2
3
是函数f(x)的极值点,
所以f′(
2
3
)=
4
3
+
4a
3
+b=0…③
由①②③可得:a=2,b=-4,c=2.
所以f(x)=x3+a=2x2-4x+2.
(2)由题意可得:c=2,并且2a=-b,所以f′(x)=3x2-bx+b,
因为函数f(x)在区间[
3
2
,2
]单调递增,
所以f′(x)=3x2-bx+b≥0在[
3
2
,2
]上恒成立,
b≤
3x2
x−1
在[
3
2
,2
]上恒成立,
令g(x)=
3x2
x−1
,x∈[
3
2
,2
],
所以g(x)=3×
(x−1)2+2(x−1)+1
x−1
=3×[(x−1)+
1
x−1
+2]
≥12,
当且仅当x−1=
1
x−1
,即x=2时,g(x)有最小值为12.
所以b≤g(x)min=12,
所以实数b的取值范围(-∞,12].
答案解析:(1)由题意可得:C=2,f′(1)=3+2a+b=3并且f′(
2
3
)=
4
3
+
4a
3
+b=0,所以可得:a=2,b=-4,c=2.
(2)由题意可得:2a=-b,所以f′(x)=3x2-bx+b,根据函数f(x)在区间[
3
2
,2
]单调递增,可得b≤
3x2
x−1
在[
3
2
,2
]上恒成立,再利用函数求最值得方法求出g(x)=
3x2
x−1
的最小值,即可得到答案.
考试点:利用导数研究函数的单调性;函数解析式的求解及常用方法;函数在某点取得极值的条件.

知识点:解决此类问题的关键是熟练掌握导数的几何意义,以及熟练掌握恒成立问题与求最值问题之间的相互转化.