三次函数的图象及性质(测试卷)

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三次函数的图象及性质(测试卷)
1.函数f(x)=x3-3x与直线y=c恰有三个交点,则c的取值范围为________.
解析:由图(2)可知,要使函数与直线恰有三个交点,则-2<c<2.
2.已知函数f(x)=1
3
x3+
1
2
ax2+1在(0,1)上存在极值,则a的取值范围是
________.
解析:f′(x) =x2+ax在(0,1)上存在非重根,所以0<-a<1,即a的取值范围是(-1,0).
3.已知函数f(x)=1
3
x3+
1
2
ax2+1在(0,1)上存在单调递减区间,则实数a
的取值范围是________.
解析:f′(x)=x2+ax<0在(0,1)上有解,化为a<-x在(0,1)上有解,即a<0.
4.已知函数f(x)=ax3-3x2+1,若f(x)存在唯一的零点x0,且x0>0,则a的取值范围是________.
5. 已知函数f(x)=1
3
x3-
1
2
(a+1)x2+ax,设a>1,试讨论函数f(x)在区间
[0,a+1]内零点的个数.
解析:f′(x)=x2-(a+1)x+a=(x-1)(x-a),当a>1时,函数f(x)在(0,1)和(a,a+1)上单调递增,在(1,a)上单调递减,又f (0)=0,
f (a)=1
2
a2-
1
6
a3,f (a+1)=-
1
6
(a+1)(a2-4a+1),
解不等式f (a)>0得1<a<3,解不等式f (a+1)>0得1<a<2+3,所以1<a<3时,f(x)在区间[0,a+1]内有一个零点;a=3时,f(x)在区间[0,a+1]内有两个零点;3<a≤2+3时,f (x)在区间[0,a+1]内有三个零点;a>2+3时,f (x)在区间[0,a+1]内有两个零点.
6. 已知函数f(x)=x3-x.
(1) 求曲线y=f(x)在点M(t,f(t))处的切线方程;
(2) 设a>0,如果过点(a,b)可作曲线y=f(x)的三条切线,证明:-a<b<f(a).
解析:(1) 求函数f(x)的导数f′(x)=3x2-1.曲线y=f(x)在点M(t,
f (t))处的切线方程为:y-f (t)=f′(t)(x-t),即y=(3t2-1)x-
2t3.
(2) 将(a,b)代入y=(3t2-1)x-2t3,得b=(3t2-1)a-2t3.过点(a,
b)可作曲线y=f(x)的三条切线等价于方程2t3-3at2+a+b=0有三个
相异的实数根,记g(t)=2t3-3at2+a+b,则g′(t)=6t2-6at=6t(t -a).
当t变化时,g(t),g′(t)变化情况如表所示:
=0最多有一个实数根;当a +b =0时,解方程g (t )=0得t =0,t =3a 2,
即方程g (t )=0只有两个相异的实数根;当b -f (a )=0时,解方程g (t )=0得t =-a
2,t =a ,即方程g (t )=0只有两个相异的实数根.
综上,如果过(a ,b )可作曲线y =f (x )三条切线,即g (t )=0有三个相异的实数根,则
⎩⎪⎨⎪⎧
a +
b >0,b -f a

即-a <b <f (a ).
串讲2
7. 已知函数f (x )=2x 3
-3x
(1) 求f (x )在区间[-2,1]上的最大值;
(2) 若过点P (1,t )存在3条直线与曲线y =f (x )相切,求t 的取值范围; (3) 问过点A (-1,2),B (2,10),C (0,2)分别存在几条直线与曲线y =f (x )相切?(只需写出结论)
g (x )= 4x 3-6x 2+t +3,则过点P (1,t )存在3条直线与曲线y =f (x )相切
等价于g (x )有3个不同零点.g ′(x )= 12x 2
-12x =12x (x -1),当x 变化时,g (x )与g ′(x )的变化情况如下:
结合图象知,当g (x )有3
个不同零点时,有⎩⎪⎨
⎪⎧
g
g
,解得-3<t <
-1,故当过点P (1,t )存在3条直线与曲线y =f (x )相切时,t 的取值范围是(-3,-1); (3) 由串讲1可得出以下结论:
f (x )相切;过点B (2,10)存在2条直线与曲线y =f (x )相切;过点C (0,2)存在1条直线与曲线y =f (x )相切.
8. 已知a 3
-3a 2
+5a =1,b 3
-3b 2
+5b =5,则a +b 的值是________. 解析:化为a 3
-3a 2
+5a -3=-2,b 3
-3b 2
+5b -3=2,设f (x )=x 3
-3x
2
+5x -3,则f (a )=-2,f (b )=2,又易得f (x )的对称中心为(1,0),所以a +b =2.
9. 设f (x )=13
x 3+x 2
+ax 有两个极值点x 1,x 2,若过两点(x 1,f (x 1)),(x 2,
f (x 2))的直线l 与x 轴的交点在曲线y =f (x )上,求a 的值.
10. 已知函数f (x )=(x 2
-1)(x 2
+ax +b )的图象关于直线x =3对称,则函数f (x )的值域为________.
解析:由题知f (-1)=0,f (1)=0,因为函数f (x )的图象关于直线x =3对称,所以 f (7)=f (-1)=0且f (5)=f (1)=0,即

⎪⎨⎪⎧
+7a +b =0+5a +b
=0
,解得a =-12,b =35,
所以f (x )=(x 2-1)(x 2-12x +35)= (x +1)(x -1)(x -5)(x -7)=(x 2
-6x +5)(x 2
-6x -7),
设t =x 2-6x -1(t ≥-10),则f (t )=(t +6)(t -6)=t 2
-36≥-36,故函数f (x )的值域为[-36,+∞).
11. 若函数f (x )=(x -a )2
|x -a |-x 2
|x |+a 在(0,1)存在零点,则实数a 的取值范围是________.
解析:注意到f (a -x )=(-x )2
|-x |-(a -x )2
|a -x |+a =-(x -a )2
|x -a |+x 2
|x |+a ,所以f (x )+f (a -x )=2a ,从而y =f (x )的图象关于
点⎝
⎛⎭
⎪⎪⎫a 2 ,a 对称,下面考虑y =f (x )在⎣⎢⎢
⎡⎭

⎪⎫
a 2,+∞的图象. 当a >0时,f (x )=(x -a )2
|x -a |-x 2
|x |+a =

⎪⎨


x -a 3
-x 3
+a ,x ≥a
a -x 3
-x 3
+a ,a
2
<x <a
,易得
f (x )在⎣⎢⎢
⎡⎭
⎪⎪⎫a 2,+∞上单调递减,因为
y =f (x )的图象关于点⎝
⎛⎭
⎪⎪⎫
a 2,a 对称,所以f (x )在R 上单调递减;
因为f (x )在(0,1)上有零点,所以[a 2
|a |+a ] ·[(a -1)2
|a -1|+(a -
1)]<0,即⎩⎪⎨⎪⎧
a ≥1,a 3
+a a -
3
+a -,

⎩⎪⎨⎪⎧
0<a <1,
a 3+a
-a
3
--a ,
解得0<a <1;
当a =0时,f (x )=0符合题意;
当a <0时,同理可得f (x )在R 上单调递增,同样有f (0)·f (1)<0,
即⎩⎪⎨⎪⎧
a <0,-a 3
+a -a
3
--a ,
即⎩⎪⎨⎪⎧
a <0,a
2
-a 2
+a a -,
解得-1<a <0;
综上所述,-1<a <1.
12. 已知函数f (x )=x 3
-3x 2
+ax (a ∈R),g (x )=|f (x )|.
(1) 求以P (2,f (2))为切点的切线方程,并证明此切线恒过一个定点; (2) 若g (x )≤kx 对一切x ∈[0,2]恒成立,求k 的最小值h (a )的表达式; (3) 设a >0,求y =g (x )的单调增区间.。