(2013•河?xùn)|區(qū)一模)已知函數(shù)f(x)=ax3+3x2-6ax-11,g(x)=3x2+6x+12,直線m:y=kx+9,又f′(-1)=0.
(1)求函數(shù)f(x)=ax3+3x2-6ax-11在區(qū)間(-2,3)上的極值;
(2)是否存在k的值,使直線m既是曲線y=f(x)的切線,又是y=g(x)的切線;如果存在,求出k的值;如果不存在,說明理由;
(3)如果對于所有x≥-2的x,都有f(x)≤kx+9≤g(x)成立,求k的取值范圍.
分析:(1)對函數(shù)求導(dǎo),由f'(-1)=0,可求a,代入可求導(dǎo)數(shù)的符號,進(jìn)而可判斷函數(shù)的單調(diào)區(qū)間,極值得
(2)由直線線m:y=kx+9過定點(0,9),設(shè)切點為(x0,3
x
2
0
+6x0+12)
,由導(dǎo)數(shù)的幾何意義可達(dá)切線方程為y-(3
x
2
0
+6x0+12)=(6x0+6)(x-x0)
,將點(0,9)代入可求x0,然后代入可求切線方程,然后可求f(x)的切線方程,又由f'(x)=12得-6x2+6x+12=12可得x=0或x=1,同理可求f(x)得切線,進(jìn)而可確定公切線
(3)①由kx+9≤g(x)得kx≤3x2+6x+3,分類討論:當(dāng)x=0時,當(dāng)-2≤x<0;當(dāng)x>0時結(jié)合基本不等式可求k的范圍;②由f(x)≤kx+9,分類討論:當(dāng)x=0時,當(dāng)-2≤x<0;當(dāng)-2≤x<0,結(jié)合函數(shù)的單調(diào)性可求
解答:解:(1)f'(x)=3ax2+6x-6a,由f'(-1)=0,即3a-6-6a=0,得a=-2.(2分)
∴f(x)=-2x3+3x2+12x-11.令f'(x)=-6x2+6x+12=0,解得x=-1或x=2
當(dāng)x變化時,f'(x),f(x)在區(qū)間(-2,3)上的變化情況如下表:

x (-2,-1) -1 (-1,2) 2 (2,3)
f'(x) - 0 + 0 -
f(x) 單調(diào)遞減 -18 單調(diào)遞增 9 單調(diào)遞減
從上表可知,當(dāng)x=-1時,f(x)在區(qū)間(-2,3)上有極小值,極小值為-18,當(dāng)x=2時,f(x)在區(qū)間(-2,3)上有極大值,極大值為9.(4分)
(2)∵直線m恒過點(0,9).
先求直線m是y=g(x) 的切線.設(shè)切點為(x0,3
x
2
0
+6x0+12)
,
∵g'(x0)=6x0+6.
∴切線方程為y-(3
x
2
0
+6x0+12)=(6x0+6)(x-x0)
,將點(0,9)代入得x0=±1.
當(dāng)x0=-1時,切線方程為y=9; 當(dāng)x0=1時,切線方程為y=12x+9.(6分)
由f'(x)=0得-6x2+6x+12=0,即有x=-1,x=2
當(dāng)x=-1時,y=f(x)的切線y=-18,
當(dāng)x=2時,y=f(x)的切線方程為y=9,
∴y=9是公切線,(7分)
又由f'(x)=12得-6x2+6x+12=12
∴x=0或x=1,
當(dāng)x=0時y=f(x)的切線為y=12x-11;
當(dāng)x=1時y=f(x)的切線為y=12x-10,
∴y=12x+9不是公切線.(8分)
綜上所述 k=0時y=9是兩曲線的公切線.(9分)
(3)①由kx+9≤g(x)得kx≤3x2+6x+3,當(dāng)x=0時,不等式恒成立,k∈R;
當(dāng)-2≤x<0時,不等式為k≥3(x+
1
x
)+6
,而3(x+
1
x
)+6=-3[(-x)+
1
(-x)
]+6
≤-3•2+6=0
∴k≥0
當(dāng)x>0時,不等式為k≤3(x+
1
x
)+
6
3(x+
1
x
)+6≥12

∴k≤12
∴當(dāng)x≥-2時,kx+9≤g(x)恒成立,則0≤k≤12.(11分)
②由f(x)≤kx+9得
當(dāng)x=0時,9≥-11恒成立,k∈R;當(dāng)-2≤x<0時,有k≤-2x2+3x+12-
20
x
,
設(shè)h(x)=-2x2+3x+12-
20
x
=-2(x-
3
4
)2+
105
8
-
20
x
,
當(dāng)-2≤x<0時-2(x-
3
4
)2+
105
8
為增函數(shù),-
20
x
也為增函數(shù),所以h(x)≥h(-2)=8
故要使f(x)≤kx+9在-2≤x<0上恒成立,(12分)
由上述過程只要考慮0≤k≤8,則當(dāng)x>0時f'(x)=-6x2+16x+12=-6(x+1)(x-2)
在x∈(0,2]時f'(x)>0,在(2,+∞)時f'(x)<0,
所以f(x)在x=2時有極大值,即f(x)在上的最大值,又f(2)=9,即f(x)≤9
而當(dāng)x>0,k≥0時,f(x)≤kx+9一定成立.
綜上所述0≤k≤8.(14分)
點評:本題主要考查了函數(shù)的導(dǎo)數(shù)的幾何意義:導(dǎo)數(shù)在某點的導(dǎo)數(shù)值即為改點的切線的斜率,函數(shù)的導(dǎo)數(shù)在函數(shù)的單調(diào)性、函數(shù)的極值求解中的應(yīng)用.屬于函數(shù)的導(dǎo)數(shù)知識的綜合應(yīng)用.
練習(xí)冊系列答案
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(2013•河?xùn)|區(qū)一模)已知橢圓C:
x2
a2
+
y2
b2
=1(a>b>0)
的離心率為
6
3
,橢圓短軸的一個端點與兩個焦點構(gòu)成的三角形的面積為
5
2
3

(1)求橢圓C的方程;
(2)已知動直線y=k(x+1)與橢圓C相交于A、B兩點.
①若線段AB中點的橫坐標(biāo)為-
1
2
,求斜率k的值;
②已知點M(-
7
3
,0)
,求證:
MA
MB
為定值.

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π
6
),x∈R.
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(2)設(shè)△ABC中,角A、B的對邊分別為a、b,若B=2A,且b=2af(A-
π
6
),求角C的大。

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x2
a2
-y2=1相切,則C的離心率e=
5
2
5
2

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10i
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2
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