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已知函数f(x)=−x3+x2,x<1alnx     x≥1.

来源:学生作业帮 编辑:搜搜做题作业网作业帮 分类:综合作业 时间:2024/04/28 00:58:37
已知函数f(x)=
x
已知函数f(x)=−x3+x2,x<1alnx     x≥1.
(Ⅰ)当x<1时,f(x)=-x3+x2,f'(x)=-3x2+2x
令f′(x)=0得x=0或x=
2
3
当x<0时,f′(x)<0,当0<x<
2
3时,f′(x)>0,当x>
2
3时,f′(x)<0
当x=0时,f(x)取得极小值f(0)=0
当x=
2
3时,f(x)取得极大值f(
2
3)=
4
27
(Ⅱ)①由(1)知当-1≤x≤1时,f(x)在x=
2
3处取得极大值f(
2
3)=
4
27.
又f(-1)=2,f(1)=0,所以f(x)在[-1,1)上的最大值为2.(4分)
②当1≤x≤e时,f(x)=alnx,当a≤0时,f(x)≤0;当a>0时,
f(x)在[1,e]上单调递增,所以f(x)在[1,e]上的最大值为a.
所以当a≥2时,f(x)在[-1,e]上的最大值为a;
当a<2时,f(x)在[-1,e]上的最大值为2.(8分)
(Ⅲ)假设曲线y=f(x)上存在两点P,Q,使得POQ是以O为直角顶点的直角三角形,
则P,Q只能在y轴的两侧,不妨设P(t,f(t))(t>0),则Q(-t,t3+t2),且t≠1.
因为△POQ是以O为直角顶点的直角三角形,所以

OP•

OQ=0,
即:-t2+f(t)•(t3+t2)=0(1)…(10分)
是否存在点P,Q等价于方程(1)是否有解.
若0<t<1,则f(t)=-t3+t2,代入方程(1)得:t4-t2+1=0,此方程无实数解.
若t≥1,则f(t)=alnt,代入方程(1)得到:
1
a=(t+1)lnt,(12分)
设h(x)=(x+1)lnx(x≥1),则h'(x)=lnx+
1
x+1>0在[1,+∞)上恒成立.
所以h(x)在[1,+∞)上单调递增,从而h(x)≥h(1)=0,
所以当a>0时,方程
1
a=(t+1)lnt有解,即方程(1)有解.
所以,对任意给定的正实数a,曲线y=f(x)上存在两点P,Q,
使得POQ是以O为直角顶点的直角三角形,且此三角形斜边中点在y轴上.(14分)