已知函数 $f(x)=ax^3+bx^2+cx+d$ 在 $O,A$ 两点处取得极值,其中 $O$ 是坐标原点,$A$ 在曲线 $y=x^2\sin x+x\cos x$($x\in\left[\dfrac{\pi}3,\dfrac{2{\pi}}3\right]$)上,曲线 $y=f(x)$ 的切线的斜率的最大值是 $M$,则 $[20M]=$ ,其中 $[x]$ 表示不超过实数 $x$ 的最大整数.
【难度】
【出处】
无
【标注】
【答案】
$47$
【解析】
根据已知,$f(x)$ 的导函数 $f'(x)=3ax^2+2bx+c$.由于函数 $f(x)$ 在 $O$ 处取得极值,于是$$f(0)=f'(0)=0,$$即 $c=d=0$,因此$$f(x)=ax^3+bx^2.$$且由于 $A$ 必然位于第一象限,因此 $a<0$.曲线 $y=f(x)$ 的切线的斜率的最大值,即 $f'(x)$ 的最大值,为$$\max (k)=-\dfrac{b^2}{3a},$$因此接下来的任务是建立 $\max (k)$ 与 $A$ 点的联系.不难求得 $A$ 点的坐标为 $\left(-\dfrac {2b}{3a},\dfrac{4b^3}{27a^2}\right)$,因此直线 $OA$ 的斜率$$k_{OA}=-\dfrac{2b^2}{9a}=\dfrac 23\max (k),$$于是求只要求出 $k_{OA}$ 的最大值即可.
由于 $A$ 在曲线 $y=x^2\sin x+x\cos x$($x\in\left[\dfrac{\pi}3,\dfrac{2{\pi}}3\right]$)上,设 $A$ 的横坐标为 $x$,则$$k_{OA}=g(x)=x\sin x+\cos x,$$其导函数$$g'(x)=x\cos x,$$于是当 $x=\dfrac{\pi}2$ 时,$k_{OA}$ 取得最大值为 $g\left(\dfrac{\pi}2\right)=\dfrac{\pi}2$,进而可知所求的最大值为 $\dfrac{3\pi}4$.

题目
答案
解析
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