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18导数及其应用★★★☆☆
已知函数 f(x)=ax2+1f(x) = ax^2 + 1 (a>0a > 0),g(x)=x3+bxg(x) = x^3 + bx.
(1) 若曲线 y=f(x)y = f(x) 与曲线 y=g(x)y = g(x) 在它们的交点 (1,c)(1, c) 处具有公共切线,求 aa,bb 的值; (2) 当 a=3a = 3,b=−9b = -9 时,若函数 f(x)+g(x)f(x) + g(x) 在区间 [k,2][k, 2] 上的最大值为 28,求 kk 的取值范围.
\begin{solution} \begin{enumerate} \item 因为 (1,c)(1,c) 同时在两条曲线上,所以 a+1=c=1+ba+1=c=1+b,从而 a=ba=b. 两条曲线在该点具有公共切线,说明导数值相等,即 f′(1)=2af'(1)=2a,g′(1)=3+bg'(1)=3+b,所以 2a=3+b2a=3+b. 联立 a=ba=b 得 a=b=3a=b=3.
\item 令 h(x)=f(x)+g(x)=x3+3x2−9x+1h(x)=f(x)+g(x)=x^3+3x^2-9x+1,则 h′(x)=3x2+6x−9=3(x+3)(x−1)h'(x)=3x^2+6x-9=3(x+3)(x-1). 因此 hh 在 (−∞,−3)(-\infty,-3) 上递增,在 (−3,1)(-3,1) 上递减,在 (1,+∞)(1,+\infty) 上递增. 又 h(−3)=28h(-3)=28,h(1)=−4h(1)=-4,h(2)=3h(2)=3. 区间 [k,2][k,2] 要有意义,需 k⩽2k\leqslant2. 当 k⩽−3k\leqslant-3 时,区间 [k,2][k,2] 包含 x=−3x=-3,且由上述单调性,h(x)h(x) 在该区间上的最大值为 h(−3)=28h(-3)=28. 当 −3<k⩽2-3<k\leqslant2 时,区间不含 −3-3,在 [k,1][k,1] 上函数递减、在 [1,2][1,2] 上函数递增,且 h(k)<28h(k)<28、h(2)=3<28h(2)=3<28,故最大值严格小于 2828. 所以 k∈(−∞,−3]k\in(-\infty,-3]. \end{enumerate} \end{solution}

2012 · 北京 · 文 · 第 18 题 · 解答题

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18导数及其应用★★★☆☆
已知函数 f(x)=2x−b(x−1)2f(x) = \frac{2x - b}{(x - 1)^2},求导函数 f′(x)f'(x),并确定 f(x)f(x) 的单调区间.
\begin{solution} f′(x)=2(x−1)2−2(2x−b)(x−1)(x−1)4=−2[x−(b−1)](x−1)3f'(x)=\frac{2(x-1)^2-2(2x-b)(x-1)}{(x-1)^4}=-\frac{2\bigl[x-(b-1)\bigr]}{(x-1)^3},x≠1x\ne1. 令 c=b−1c=b-1. 当 b<2b<2(即 c<1c<1)时,f′(x)<0f'(x)<0 在 (−∞,c)(-\infty,c) 与 (1,+∞)(1,+\infty) 上成立,f′(x)>0f'(x)>0 在 (c,1)(c,1) 上成立,所以 f(x)f(x) 在 (−∞,b−1)(-\infty,b-1)、(1,+∞)(1,+\infty) 上单调递减,在 (b−1,1)(b-1,1) 上单调递增. 当 b>2b>2(即 c>1c>1)时,f′(x)<0f'(x)<0 在 (−∞,1)(-\infty,1) 与 (c,+∞)(c,+\infty) 上成立,f′(x)>0f'(x)>0 在 (1,c)(1,c) 上成立,所以 f(x)f(x) 在 (−∞,1)(-\infty,1)、(b−1,+∞)(b-1,+\infty) 上单调递减,在 (1,b−1)(1,b-1) 上单调递增. 当 b=2b=2 时,f(x)=2x−1f(x)=\frac2{x-1},且 f′(x)=−2(x−1)2<0f'(x)=-\frac2{(x-1)^2}<0,所以在 (−∞,1)(-\infty,1)、(1,+∞)(1,+\infty) 上均单调递减. \end{solution}

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