(20)(本小题满分 12 分) 已知函数 f(x)=x^…——2009 高考数学第 20 题答案解析

2009_退役省自主命题 (2009·文)

2009 ?? 第 20 题 解答题 区分题
2009_退役省自主命题 (2009·文)

(20)(本小题满分 12 分)
已知函数 $f(x)=x^{3}+2 b x^{2}+c x-2$ 的图象在与 x 轴交点处的切线方程是 $y=5 x-10$ .

(I)求函数 $f(x)$ 的解析式;
(II)设函数 $g(x)=f(x)+\frac{1}{3} m x$ ,若 $\mathrm{g}(x)$ 的极值存在,求实数 m 的取值范围以及函数 $g(x)$ 取得极值时对应的自变量 x 的值..

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【解答】
本小题考查函数、函数极值的概念,考查应用导数研究函数性质的方法及推理和运算能力。

解:( I )由已知,切点为 $(2,0)$ 故有 $f(2)=0$ ,即 $4 \mathrm{~b}+\mathrm{c}+3=0$
$f^{\prime}(2)=x^{3}-2 x^{2}+x-2$ ,由已知 $f^{\prime}(2)=12+8 b+c=5$ .
得 $8 b+c+7=0 \quad \ldots \ldots$(2)联立①、②,解得 $\mathrm{c}=1, \mathrm{~b}=-1$
于是函数解析式为 $f^{\prime}(2)=x^{3}-2 x^{2}+x-2$
(II)$g(x)=x^{3}-2 x^{2}+x-2+\frac{1}{3} m x$
$g^{\prime}(x)=3 x^{2}-4 x+1+\frac{m}{3}$ ,令 $g^{\prime}(x)=0$
当函数有极值时,$\triangle \geq 0$ ,方程 $3 x^{2}-4 x+1+\frac{m}{3}=0$ 有实根,
由 $\triangle=4(1-m) \geq 0$ ,得 $m \leq 1$
①当 $\mathrm{m}=1$ 时,$g^{\prime}(x)=0$ 有实根 $x=\frac{2}{3}$ ,在 $x=\frac{2}{3}$ 左右两侧均有 $g^{\prime}(x)>0$ ,故函数 $g(x)=0$ 无极值。
② $\mathrm{m}<1$ 时,$g^{\prime}(x)=0$ 有两个实根,$x_{1}=\frac{1}{3}(2-\sqrt{1-m}), \quad x_{2}=\frac{1}{3}(2+\sqrt{1-m})$ ,
当 x 变化时,$g^{\prime}(x) , g(x)$ 的变化情况如下表:

$\left[\begin{array}{c|c|c|c|c|c|}\hline x & \left(-x, x_{1}\right) & x_{1} & \left(x_{1}, x_{2}\right) & x_{2} & \left(x_{2},+\infty\right) \\ \hline g^{\prime}(x) & + & 0 & - & 0 & + \\ \hline g^{(x)} & - & \text { 极大值 } & \searrow & \text { 极小值 } & \nearrow \\ \hline\end{array}\right.$

故在 $m \in(-\infty, 1)$ 时,函数 $g(x)$ 有极值:
当 $x=\frac{1}{3}(2-\sqrt{1-m})$ 时 $g(x)$ 有极大值;
当 $x=\frac{1}{3}(2+\sqrt{1-m})$ 时 $g(x)$ 有极大值。

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