已知函数f(x)=ax3﹣bx2+cx+b﹣a(a>0).
(1)设c=0.
①若a=b,曲线y=f(x)在x=x0处的切线过点(1,0),求x0的值;
②若a>b,求f(x)在区间[0,1]上的最大值.
(2)设f(x)在x=x1,x=x2两处取得极值,求证:f(x1)=x1,f(x2)=x2不同时成立.
已知函数f(x)=ax3﹣bx2+cx+b﹣a(a>0).
(1)设c=0.
①若a=b,曲线y=f(x)在x=x0处的切线过点(1,0),求x0的值;
②若a>b,求f(x)在区间[0,1]上的最大值.
(2)设f(x)在x=x1,x=x2两处取得极值,求证:f(x1)=x1,f(x2)=x2不同时成立.
【考点】利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的极值;利用导数研究曲线上某点切线方程.
【分析】(1)①计算f′(1),得出切线方程,代入点(1,0)列方程解出x0;
②求出f(x)的极值点,判断两极值点的大小及与区间[0,1]的关系,从而得出f(x)在[0,1]上的单调性,得出最大值;
(2)使用反证法证明.
【解答】解:(1)当c=0时,f(x)=ax3﹣bx2+b﹣a.
①若a=b,则f(x)=ax3﹣ax2,
从而f'(x)=3ax2﹣2ax,
故曲线y=f(x)在x=x0处的切线方程为=
.
将点(1,0)代入上式并整理得=x0(1﹣x0)(3x0﹣2),
解得x0=0或x0=1.
②若a>b,则令f'(x)=3ax2﹣2bx=0,解得x=0或.
(ⅰ)若b≤0,则当x∈[0,1]时,f'(x)≥0,
∴f(x)为区间[0,1]上的增函数,
∴f(x)的最大值为f(1)=0.
( ii)若b>0,列表:
x | 0 | (0, | | ( | 1 |
f′(x) | 0 | ﹣ | 0 | + | |
f(x) | b﹣a<0 | 减函数 | 极小值 | 增函数 | 0 |
所以f(x)的最大值为f(1)=0.
综上,f(x)的最大值为0.
(2)假设存在实数a,b,c,使得f(x1)=x1与f(x2)=x2同时成立.
不妨设x1<x2,则f(x1)<f(x2).
因为x=x1,x=x2为f(x)的两个极值点,
所以f'(x)=3ax2﹣2bx+c=3a(x﹣x1)(x﹣x2).
因为a>0,所以当x∈[x1,x2]时,f'(x)≤0,
故f(x)为区间[x1,x2]上的减函数,
从而f(x1)>f(x2),这与f(x1)<f(x2)矛盾,
故假设不成立.
既不存在实数a,b,c,使得f(x1)=x1,f(x2)=x2同时成立.