Question

（2011•藍山縣模擬）已知函數f(x)=

1

3

ax3+

1

2

bx2+cx（a＞0）．
（1）若函數f（x）有三個零點分別為x₁，x₂，x₃，且x₁+x₂+x₃=-3，x₁x₂=-9，求函數f（x）的單調區間；
（2）若f′(1)=-

1

2

a，3a＞2c＞2b，證明：函數f（x）在區間（0，2）內一定有極值點；
（3）在（2）的條件下，若函數f（x）的兩個極值點之間的距離不小于

3

，求

b

a

的取值范圍．

Answer 1

分析：（1）根據函數零點的概念，x₁，x₂，x₃，即為f(x)=

1

3

ax3+

1

2

bx2+cx=0的三個實數根，則x₃=0，結合韋達定理得出-

3b

2a

=-3，

3c

a

=-9，由此f′（x）=a（x-1）（x+3），單調區間可求．
（2）由條件得出f′（1）=a+b+c=-

1

2

a＜0，整理3a+2b+2c=0，又f′（2）=4a+2b+c=4a-（3a+2c）+c=a-c．考察f′（0），f′（1），f′（2）的符號，利用f′（x）在（0，2）內由零點（需對c的取值進行討論）進行證明．
（3）設m，n是函數的兩個極值點，則m，n也是導函數 f′（x）=ax²+bx+c=0的兩個零點．可得出|m-n|，關于

b

a

的不等式，并結合約束條件2c=-3a-2b，3a＞2c＞2b得出取值范圍．

解答：（1）因為函數f(x)=

1

3

ax3+

1

2

bx2+cx=x（

1

3

ax2+

1

2

bx+c）（a＞0），又x₁+x₂+x₃=-3，x₁x₂=-9，則x₃=0，x₁+x₂=-3，x₁x₂=-9（1分）
因為x₁，x₂是方程

1

3

ax2+

1

2

bx+c=0的兩根，
則-

3b

2a

=-3，

3c

a

=-9，得

b

a

=2，

c

a

=-3，（3分）
所以f′(x)=ax2+bx+c=a(x2+

b

a

x+

c

a

)=a（x²+2x-3）=a（x-1）（x+3）．
令 f′（x）=0 解得：x=1，x=-3
故f（x）的單調遞減區間是（-3，1），單調遞增區間是（-∞，-3），（1，+∞）． （5分）
（2）因為 f′（x）=ax²+bx+c，f′(1)=-

1

2

a，，所以a+b+c=-

1

2

a，即3a+2b+2c=0．
又a＞0，3a＞2c＞2b，，所以3a＞0，2b＜0，即a＞0．b＜0．（7分）
于是f′(1)=-

1

2

a＜0，f′（0）=c，f′（2）=4a+2b+c=4a-（3a+2c）+c=a-c．（8分）
①當c＞0時，因為f′（0）=c＞0，f′(1)=-

1

2

a＜0，而f′（x）在區間（0，1）內連續，則f′（x）在區間（0，1）內至少有一個零點，設為x=m，則在x∈（0，m），f′（x）＞0，
f（x）單調遞增，在x∈（m，1），f′（x）＜0，f（x）單調遞減，故函數f（x）在區間（0，1）內有極大值點x=m； （9分）
②當c≤0時，因為f′(1)=-

1

2

a＜0，f′（2）=a-c＞0，則f′（x）在區間（1，2）內至少有一零點．
同理，函數f（x）在區間（1，2）內有極小值點．
綜上得函數f（x）在區間（0，2）內一定有極值點． （10分）
（3）設m，n是函數的兩個極值點，則m，n也是導函數 f′（x）=ax²+bx+c=0的兩個零點，由（2）得
3a+2b+2c=0，則m+n=-

b

a

，mn=

c

a

=-

3

2

- 

b

a

．所以|m-n|=

(m+n)2-4mn

=

(- b a )2-4( - 3 2 - b a )

=

( b a +2)2+2

  
由已知，

( b a +2)2+2

≥

3

，則兩邊平方(

b

a

+2)2+2≥3，得出

b

a

+2≥1，或

b

a

+2≤-1，即

b

a

≥-1，或

b

a

≤-3
又2c=-3a-2b，3a＞2c＞2b，所以3a＞-3a-2b＞2b，即-3a＜b＜-

3

4

a．
因為a＞0，所以-3＜

b

a

＜-

3

4

．
綜上分析，

b

a

的取值范圍是[-1，-

3

4

）．

點評：本題是函數與不等式的綜合．考查函數零點的知識，導數在研究函數性質的應用，不等式的性質．需具有分析解決、代換轉化，推理計算能力．