Question

已知函數(shù)f（x）=x⁴-4x³+ax²-1在區(qū)間[0，1]上單調(diào)遞增，在區(qū)間[1，2]上單調(diào)遞減．
（1）求a的值；
（2）若斜率為24的直線是曲線y=f（x）的切線，求此直線方程；
（3）是否存在實(shí)數(shù)b，使得函數(shù)g（x）=bx²-1的圖象與函數(shù)f（x）的圖象恰有2個(gè)不同交點(diǎn)？若存在，求出實(shí)數(shù)b的值；若不存在，試說明理由．

Answer 1

分析：（1）由函數(shù)的單調(diào)區(qū)間知：x=1是函數(shù)的極值點(diǎn)，則f′（1）=0，由此可解得a值；
（2）求其切線方程，只需求出切點(diǎn)即可，由題意知f′（x）=24，解出x即為切點(diǎn)橫坐標(biāo)，從而求出切點(diǎn)；
（3）函數(shù)g（x）=bx²-1的圖象與函數(shù)f（x）的圖象恰有2個(gè)不同交點(diǎn)，等價(jià)于方程f（x）-g（x）=0有兩個(gè)不同的解，從而問題轉(zhuǎn)化為討論方程解的問題解決．

解答：解：（1）f'（x）=4x³-12x²+2ax，
由函數(shù)f（x）=x⁴-4x³+ax²-1在區(qū)間[0，1]上單調(diào)遞增，在區(qū)間[1，2]上單調(diào)遞減，
知：x=1是函數(shù)f（x）的極大值點(diǎn)，所以f'（1）=0，解得a=4．
故a=4．
（2）由（1）知：f'（x）=4x³-12x²+8x，
令f'（x）=24，即x³-3x²+2x-6=0，（x-3）（x²+2）=0，
∴x=3，則切點(diǎn)為（3，8），
此切線方程為：y-8=24（x-3），即y=24x-64．
（3）令h（x）=f（x）-g（x），則h（x）=x⁴-4x³+（4-b）x²=x²（x²-4x+4-b），
由h（x）=0得：x=0，或x²-4x+4-b=0．--------（*）△=（-4）²-4（4-b）=4b，
①當(dāng)△＜0，即b＜0時(shí)，（*）無實(shí)根，f（x）與g（x）的圖象只有1個(gè)交點(diǎn)；
②當(dāng)△=0，即b=0時(shí)，（*）的實(shí)數(shù)解為x=2，f（x）與g （x）的圖象有2個(gè)交點(diǎn)；
③當(dāng)△＞0，即b＞0時(shí)，若x=0是（*）的根，則b=4，方程的另一根為x=4，此時(shí)，f（x）與g（x）的圖象有2個(gè)交點(diǎn)；
當(dāng)b＞0且b≠4時(shí)，f（x）與g（x）的圖象有3個(gè)不同交點(diǎn)．
綜上，存在實(shí)數(shù)b=0或4，使函數(shù)f（x）與g（x）的圖象恰有2個(gè)不同交點(diǎn)．

點(diǎn)評(píng)：本題考查導(dǎo)數(shù)的幾何意義及應(yīng)用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值、單調(diào)性問題，考查了分類討論思想、函數(shù)與方程思想及轉(zhuǎn)化思想在解決問題中的運(yùn)用．