已知函数f(x)=x3+ax2+bx+4在(-∞,0)上是增函数,在(0,1)上是减函数. (Ⅰ)求b的值; (Ⅱ)当x≥0时,曲线y=f(x)总在直线y=a2x-4上方,求a的取值范围.

问题描述:

已知函数f(x)=x3+ax2+bx+4在(-∞,0)上是增函数,在(0,1)上是减函数.
(Ⅰ)求b的值;
(Ⅱ)当x≥0时,曲线y=f(x)总在直线y=a2x-4上方,求a的取值范围.

(Ⅰ)∵f(x)=x3+ax2+bx+4,
∴f′(x)=3x2+2ax+b.
∵f(x)在(-∞,0)上是增函数,在(0,1)上是减函数,
∴当x=0时,f(x)有极大值,即f′(x)=0,
∴b=0.
(Ⅱ)f′(x)=3x2+2ax=x(3x+2a),
∵f(x)在(-∞,0)上是增函数,在(0,1)上是减函数,

2
3
a≥1,即a≤−
3
2

∵曲线y=f(x)在直线y=a2x-4的上方,
设g(x)=(x3+ax2+4)-(a2x-4),
∴在x∈[0,+∝)时,g(x)≥0恒成立.
∵g′(x)=3x2+2ax-a2=(3x-a)(x+a),
令g′(x)=0,两个根为-a,
a
3
,且
a
3
<0<−a

x (0,-a) -a (-a,+∞)
g′(x) - 0 +
g(x) 单调递减 极小值 单调递增
∴当x=-a时,g(x)有最小值g(-a).
令g(-a)=(-a3+a3+4)-(-a3-4)>0,
∴a3>-8,由a≤−
3
2

∴-2<a≤ −
3
2