已知函数f(x)=(1/4)x^4+x^3-(9/2)x^2+cx有三个极值点

已知函数f(x)=(1/4)x^4+x^3-(9/2)x^2+cx有三个极值点,若存在c,使函数f(x)在区间(a,a+2)上单调递减,求a的取值范围

f'(x)=x³+3x²-9x+c

f''(x)=3x²+6x-9=3(x²+2x-3)=3(x+3)(x-1)

故一阶导函数f'(x)在(--∞,-3),(1,+∞)为增,(-3,1)为减

根据题意f(x)有三个极值点可知f'(x)有三个变号零点,即只需要f‘(-3)>0且f'(1)<0

存在c∈(-27,5),使得f'(x)=x³+3x²-9x+c≤0在(a,a+2)恒成立

令g(x)=x³+3x²-9x

即存在-c∈(-5,27),使得g(x)≤-c在x∈(a,a+2)恒成立  ...(*)

画出g(x)的大致图像,常函数h(x)=-c(值域为(-5,27))

将(*)式转换成图像的语言:即在间距为2的区间上找到g(x)的图像比【从y=-5到y=-27的直线簇的一条直线】低

由x³+3x²-9x=27解得x=-3或x=3,即y=27与g(x)的在第一象限的横坐标

由题意可知该区间要么在x=-3左边,或者在区间(-3,3)

∴只需要a+2<-3 或   -3<a且a+2<3

∴a<-5  或-3<a<1

追问

“由题意可知该区间要么在x=-3左边,或者在区间(-3,3)
∴只需要

命题P:“该区间要么在x=-3左边,或者在区间(-3,3)”
命题Q:“a的取值范围是(负无穷,-5)U(-3,1)”

P是Q的必要条件,不充分

追答

(-∞,-3)U(-3,3)
你再仔细看看。能到-3那的。

追问

(-∞,-3)U(-3,3)错了,你还是好好研究吧,应该是a+2<-3 a<-5

追答

我是说区间会落在这里的,我刚开始就这么算了呀,你自己看看吧,我最开始回答的就是a<-5.
我给你的区间(-∞,-3),(-3,3)指点是符合的区间(a,a+2)会分别落在那两种区间里的。

追问

命题P:“区间(a,a+2)会分别落在两个区间(-∞,-3),(-3,3)里”
命题Q:“a的取值范围是(-∞,-5)U(-3,1)”

P是Q的必要条件,不充分。你不认为吗????

参考资料:希望有些人说话不要太傲,坚决抵制“贬我团队”者!

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2011-11-19
f'(x)=x³+3x²-9x+c
f''(x)=3x²+6x-9=3(x+3)(x-1), f''(x)有两零点, 或曰 f'(x)有两驻点x=-3, 1
f(x)有3个极值, 那么 f'(x)有3个不同的零点, 从左至右设为x1, x2, x3.
由罗尔定理知, 且x1<-3<x2<1<x3.
f'(-3)=27+c, f'(1)=c-5, 两相比较知前者是f'(x)的极大值, 后者是f'(x)的极小值。
故f'(x)在(-∞,-3)单増, (-3, 1)单减, (1, +∞)单增。
又f'(x2)=0, x2∈(-3,1), 所以f(-3)>0>f(1), 即-27<c<5.
f'(x)在(-∞,x1)∪(x2, x3)内为负, 即f(x)在此范围单减. 其间夹着一个单增区间(x1, x2).
f(x)的这个单减范围随c而变化, 可记为Fc=(-∞,x1)∪(x2, x3).
对给定的c, a的取值范围记为Ac, 显然
Ac=(-∞,x1-2)∪(x2, x3-2), 当x3-x2>2时,或者
Ac=(-∞,x1-2), 当x3-x2<2时。
当 c 跑遍区间(-27, 5)时, 各Ac之并就是最后所要的a的取值范围A。
易知,在区间(-27,5)中, 若c1<c2, 则Fc1包含Fc2, Ac1包含Ac2, 故A=lim{c→-27}Ac
当c→-27时, 区间(x1, x2)收缩到点(-3), f'(x)→(x+3)²(x-3), 得x3→3,
所以lim{c→-27}Fc=(-∞,-3)∪(-3, 3), A=lim{c→-27}Ac=(-∞,-5)∪(-3, 1).追问

“易知,在区间(-27,5)中, 若c1<c2, 则Fc1包含Fc2”
没根据

追答

由f'(x) 的单调区间的划分可知, 当在(-27, 5)内 c↓时, x1↑, x2↓, x3↑. 证明如下:
f'(x)在(-∞,-3)单増, (-3, 1)单减, (1, +∞)单增
x1∈(-∞,-3)单增区间, x2∈(-3,1)单减区间, x3∈(1, +∞)单增区间
当c↓, 曲线f'(x)下移, 相对而言, 坐标轴上移,即零点沿f'(x)曲线上移, 那么位于增区间的零点就右移,位于减区间的零点就左移, 即 x1↑, x2↓, x3↑.

追问

本来我想看看有没有更好的初等方法,你非要用连续和极限来解题,总的来说没什么大问题,只是这道题是高中的题,这个方法不适合高中生,但还是采纳你的吧。

参考资料:7#的bd_yh的图

本回答被提问者采纳
第2个回答  2011-11-18
我已经看了下前边几个人回答的,看来他们真的不懂数学
下面是我的解法:
首先我已经了解到你已经做到 f'(x)=x^3+3x^2-9x+c只要满足f'(-3)>0和f(1)<0就可以满足条件啦,这样的话c的取值范围就是(-27,5)了
那么题中要求求的是a的取值范围,而且题中c是一个常数但是未知,这就给题增加了一些隐含的意味,那么题的意思就是说:无论c取(-27,5)中的哪一个数,都要求满足函数f(x)在区间(a,a+2)上单调递减,也就是f'(x)=x^3+3x^2-9x+c=0.。
这你就可以用极限的方法解决啦,首先当c=1的时候f'(x)=x^3+3x^2-9x+c只有在x轴左边才会满足f'(x)=x^3+3x^2-9x+c=0的条件,这就将a的取值范围限定了很多。
然后就是解决f‘(x)恒小于0的x对应的最大值是多少。
仔细分析你可以知道当x=5时,左端f’(x)取得值最小,也就是说左端只要满足c=5是左端满足f’(x)<0,则对应c的所有值都可以满足f’(x)小于0。
带入c=5,可以得到左端x=-5时,f‘(x)=0.则要满足条件只需要,a+2<=-5(由于是极限问题,不可能取到5,所以这儿可以取到等号),则可以得到a<=-7
这就是答案的完整思路,不过你还是要自己分析,只有自己把思路缕通你才能真正理解,还有什么问题的话可以继续追问
另外学懂了之后,也要记得给我回馈哦,以后有什么问题还可以继续问,这种只是我高中的时候卷子都做好好多好多份了呢追问

“当c=1的时候f'(x)=x^3+3x^2-9x+c只有在x轴左边才会满足f'(x)=x^3+3x^2-9x+c=0的条件,”
c=1 f'(x)=x^3+3x^2-9x+1 f'(0)=1>0 f'(1)=-4<0
在(0,1)上就存在f'(x)的零点

“这就是答案的完整思路,不过你还是要自己分析,只有自己把思路缕通你才能真正理解,还有什么问题的话可以继续追问
另外学懂了之后,也要记得给我回馈哦,以后有什么问题还可以继续问,”

不懂装懂,好为人师

追答

你做题认真点,你没发现你接f‘(1)的时候解错了吗?1是这个范围内唯一的0点,显然不满足条件的,仔细分析一下,还有大胆质疑是好的,不过不要轻易去泯灭一个人的人格。

追问

你会算,你算算,f'(1)=?????

追答

好吧,我丢人了,那儿写错了,我写的应该是c=5,因为c的范围是(-27,5)不是c=1,太丢人啦,不过我还真不是老师,我也是学生,我再给你检查一下别的地儿有没有错误,思路绝对是对的,这个你放心好啦

第3个回答  2011-11-18
因为函数在R内可导,所以它的极值点一定是驻点,以下先求驻点(即是f'(x)=0的根)
f'(x)=x^3+3x^2-9x+c,取c=-2(不要取c=-27或c=5,那样会产生二重根,得不到3个极值点)
从而x^3+3x^2-9x-2=x^3-2x^2+5x^2-10x+x-2=x^2(x-2)+5x(x-2)+(x-2)=(x-2)(x^2+5x+1)
所以由f'(x)=0得(x-2)(x^2+5x+1)=0
得三个驻点(也是极点)分别是(-5-根号21)/2, (-5+根号21)/2, 2
根据导数的正负号规律,容易知道:
在区间(负无穷大,(-5-根号21)/2)和区间 ((-5+根号21)/2, 2)内函数是单调递减的
由此得,
a的范围应满足:
a+2<=(-5-根号21)/2 或(-5+根号21)/2<=a<a+ 2<=2
a<=[(-5-根号21)/2]-2 或(-5+根号21)/2<=a<=0
你觉得这样解有道理吗?期待你认同我的做法!
您是正方形团队的,您是5级高手,希望得到您的回馈信息!追问

你这只是c=2的情况呀,题中没给条件c=2呀,c取别的数(-27到5之间的数),a的取值范围也就变了吧。

追答

我还是想和你探讨以下该题,你的题目说“若存在c,使函数f(x)在区间(a,a+2)上单调递减,求a的取值范围”。我当然知道c取值不同,a的范围会发生变化了,因为c的不同,f'(x)=0的三个根也不同,没有规律可循。即三个极值点就不同。从而单调区间也就不同,得到a的范围当然随之变化了。我们把存在的c找到 一个,就可以举一反三。

追问

“我们把存在的c找到 一个,就可以举一反三”
做数学题,你还是别举一反三吧
你只说c=2,它代表不了c=3。
而c=3也是存在符合条件的c

第4个回答  2011-11-18
f(x)有三个极值点 ==> f'(x)=x^3+3x^2-9x+c=0有三个实数解
f''(x)=3x^2+6x-9=0时,x=-3,1
因此,f'(x)的一个实数解位于区间(-3,1)
即,f'(-3)>0,f'(1)<0 ==>
f(x)单调递减,即f'(x)<0
由上-27<c<5,并且f'(-3)=f'(3)=27+c>0
因此,若存在实数c使在区间[a,a+2]上f'(x)<0
有:a<-5,或-3<a<1追问

由上-270
因此,若存在实数c使在区间[a,a+2]上f'(x)<0
有:a<-5,或-3<a<1

看不懂,你懂吗???

追答

不是特别清楚, -3<a<1这个分支是对的。
另一个分支从Geogebra几何作图软件看是最左边的递减部分,
极小值点是-9.65, a=-11.65才能对上 [a.a+2]递减。

相似回答