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