Question

（2012•韶關(guān)一模）已知函數(shù)f（x）=ax³+bx²+（b-a）x（a，b是不同時(shí)為零的常數(shù)），其導(dǎo)函數(shù)為f′（x）．
（1）當(dāng)a=

1

3

時(shí)，若不等式f′（x）＞-

1

3

對任意x∈R恒成立，求b的取值范圍；
（2）求證：函數(shù)y=f′（x）在（-1，0）內(nèi)至少存在一個(gè)零點(diǎn)；
（3）若函數(shù)f（x）為奇函數(shù)，且在x=1處的切線垂直于直線x+2y-3=0，關(guān)于x的方程f（x）=-

1

4

t在[-1，t]（t＞-1）上有且只有一個(gè)實(shí)數(shù)根，求實(shí)數(shù)t的取值范圍．

Answer 1

分析：（1）當(dāng)a=

1

3

時(shí)，f′（x）=x²+2bx+b-

1

3

，依題意　f′（x）＞-

1

3

即x²+2bx+b＞0恒成立，由二次函數(shù)的性質(zhì)，分類討論可得答案；
（2）因?yàn)閒′（x）=3ax²+2bx+（b-a），所以f′（0）=b-a，f'（-1）=2a-b，f′（-

1

3

）=

b-2a

3

．再由a，b不同時(shí)為零，所以f′（-

1

3

）•f′（-1）＜0，故結(jié)論成立；
（3）將“關(guān)于x的方程f（x）=-

1

4

t在[-1，t]（t＞-1）上有且只有一個(gè)實(shí)數(shù)根”轉(zhuǎn)化為“函數(shù)f（x）與y=-

1

4

t的交點(diǎn)”問題解決，先求函數(shù)f（x）因?yàn)閒（x）=ax³+bx²+（b-a）x為奇函數(shù)，可解得b=0，所以f（x）=ax³-ax，再由“f（x）在x=1處的切線垂直于直線x+2y-3=0”解得a，從而得到f（x），再求導(dǎo)，由f′（x）=3（x-

3

3

）（x+

3

3

），知f（x（-∞，-

3

3

），（

3

3

，+∞）上是増函數(shù)，在[-

3

3

，

3

3

]上是減函數(shù)，明確函數(shù)的變化規(guī)律，再研究兩個(gè)函數(shù)的相對位置求解．

解答：解：（1）當(dāng)a=

1

3

時(shí)，f′（x）=x²+2bx+b-

1

3

，…（1分）
依題意　f′（x）＞-

1

3

　
即x²+2bx+b＞0恒成立
∴△=4b²-4b＜0，解得0＜b＜1　
所以b的取值范圍是（0，1）…（4分）
（2）因?yàn)閒′（x）=3ax²+2bx+（b-a），
∴f′（0）=b-a，f'（-1）=2a-b，f′（-

1

3

）=

b-2a

3

．
由于a，b不同時(shí)為零，所以f′（-

1

3

）•f′（-1）＜0，故結(jié)論成立．
（3）因?yàn)閒（x）=ax³+bx²+（b-a）x為奇函數(shù)，所以b=0，所以f（x）=ax³-ax，
又f（x）在x=1處的切線垂直于直線x+2y-3=0．
所以a=1，即f（x）=x³-x．因?yàn)閒′（x）=3（x-

3

3

）（x+

3

3

）
所以f（x）在（-∞，-

3

3

），（

3

3

，+∞）上是増函數(shù)，
在[-

3

3

，

3

3

]上是減函數(shù)，由f（x）=0解得x=±1，x=0，
如圖所示，①當(dāng)-1＜t≤-

3

3

時(shí)，f（t）≥-

1

4

t≥0，即t³-t≥-

t

4

，解得-

3

2

≤t≤0或t≥-

3

2

；
②當(dāng)-

3

3

＜t＜0時(shí)，f（t）＞-

1

4

t≥0，解得-

3

3

＜t＜0；
③當(dāng)t=0時(shí)，顯然不成立；
④當(dāng)0＜t≤

3

3

時(shí)，f（t）≤-

1

4

t＜0，即t3-t≤-

t

4

，解得0＜t≤

3

3

；
⑤當(dāng)t＞

3

3

時(shí)，f（t）＜-

1

4

t＜0，故

3

3

＜t＜

3

2

．
⑥當(dāng)t＞1時(shí)，-

t

4

=f（

3

3

）∴t=

8 3

9

．
所以，所求t的取值范圍是-

3

2

≤t＜0或0＜t＜

3

2

或t=

8 3

9

．

點(diǎn)評：本題主要考查利用導(dǎo)數(shù)法研究函數(shù)的單調(diào)性，主要涉及了函數(shù)的奇偶性，函數(shù)的圖象和性質(zhì)以及方程的根轉(zhuǎn)化為函數(shù)圖象的交點(diǎn)解決等問題．