18.(本小题共14分)
设函数 $f(x)=x^{3}-3 a x+b(a \neq 0)$ .
(I)若曲线 $y=f(x)$ 在点 $(2, f(2))$ 处与直线 $y=8$ 相切,求 $a, b$ 的值;
(II)求函数 $f(x)$ 的单调区间与极值点.
See explanation
2009_北京卷 (2009·文)
18.(本小题共14分)
设函数 $f(x)=x^{3}-3 a x+b(a \neq 0)$ .
(I)若曲线 $y=f(x)$ 在点 $(2, f(2))$ 处与直线 $y=8$ 相切,求 $a, b$ 的值;
(II)求函数 $f(x)$ 的单调区间与极值点.
See explanation
求导得 $f^{\prime}(x)=3 x^{2}-3 a$。
(I)由题意,曲线 $y=f(x)$ 在点 $(2, f(2))$ 处与直线 $y=8$ 相切。
这意味着在该点处的切线斜率为 0,且函数值为 8。
即满足方程组:
$$
\begin{cases}
f^{\prime}(2)=0 \\
f(2)=8
\end{cases}
$$
代入导数公式和原函数表达式:
$$
\begin{cases}
3 \times 2^{2}-3 a=0 \\
2^{3}-3 a \times 2+b=8
\end{cases}
\Rightarrow
\begin{cases}
12-3 a=0 \\
8-6 a+b=8
\end{cases}
$$
解得 $a=4$。
将 $a=4$ 代入第二个方程:$8-24+b=8$,解得 $b=24$。
故 $a=4, b=24$。
(II)$f^{\prime}(x)=3\left(x^{2}-a\right)$。由于 $a \neq 0$,分两种情况讨论:
1. 当 $a<0$ 时:
对于任意 $x \in \mathbb{R}$,都有 $x^{2} \ge 0 > a$,即 $x^{2}-a > 0$。
所以 $f^{\prime}(x)>0$ 恒成立。
此时函数 $f(x)$ 在 $(-\infty, +\infty)$ 上单调递增,没有极值点。
2. 当 $a>0$ 时:
令 $f^{\prime}(x)=0$,解得 $x=\pm \sqrt{a}$。
列表分析如下:
* 当 $x \in(-\infty,-\sqrt{a})$ 时,$x^{2}>a$,则 $f^{\prime}(x)>0$,函数 $f(x)$ 单调递增;
* 当 $x \in(-\sqrt{a}, \sqrt{a})$ 时,$x^{2}<a$,则 $f^{\prime}(x)<0$,函数 $f(x)$ 单调递减;
* 当 $x \in(\sqrt{a},+\infty)$ 时,$x^{2}>a$,则 $f^{\prime}(x)>0$,函数 $f(x)$ 单调递增。
因此,当 $a>0$ 时:
函数 $f(x)$ 的单调递增区间为 $(-\infty,-\sqrt{a})$ 和 $(\sqrt{a},+\infty)$;
单调递减区间为 $(-\sqrt{a}, \sqrt{a})$;
$x=-\sqrt{a}$ 为极大值点,$x=\sqrt{a}$ 为极小值点。
只讲你不懂的那一步,不用把整道题重讲一遍。答案和完整解析就在上面,不用聊天也能看。
可以再试一道相同方法、不同题面的题,确认是否真正掌握。
用 3 道相关题确认基础和中等变式会到哪一步。