设 $f(x)=x^3+bx+c,x\in R$,曲线 $y=f(x)$ 在点 $(\frac{1}{2},f\left(\frac{1}{2})\right)$ 处的切线与 $y$ 轴垂直.
【难度】
【出处】
2020高考全国(Ⅲ)卷(理)
【标注】
  • 知识点
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    微积分初步
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    利用导数研究函数的性质
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    利用导数研究函数的切线
  • 知识点
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    微积分初步
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    利用导数研究函数的性质
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    利用导数研究函数的零点
  • 知识点
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    微积分初步
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    利用导数研究函数的性质
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    利用导数研究函数的最值
  1. 求 $b$;
    标注
    • 知识点
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      微积分初步
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      利用导数研究函数的性质
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      利用导数研究函数的切线
    答案
    $-\frac{3}{4}$
    解析
    解:$f'(x)=3x^2+b$.
    依题意得 $f'(\frac{1}{2})=0$,即 $\frac{3}{4}+b=0.$
    故 $b=-\frac{3}{4}$.
  2. 若 $f(x)$ 有一个绝对值不大于 $1$ 的零点,证明:$f(x)$ 所有的零点的绝对值都不大于 $1$.
    标注
    • 知识点
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      微积分初步
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      利用导数研究函数的性质
      >
      利用导数研究函数的零点
    • 知识点
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      微积分初步
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      利用导数研究函数的性质
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      利用导数研究函数的最值
    答案
    解析
    由(1)知 $f(x)=x^3-\frac{3}{4}x+c,f'(x)=3x^2-\frac{3}{4}.$
    令 $f'(x)=0$,解得 $x=-\frac{1}{2}$ 或 $x=\frac{1}{2}.$
    $f'(x)$ 与 $f(x)$ 的情况为:$$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|}\hline x & (-\infty,-\frac{1}{2}) & -\frac{1}{2} & (-\frac{1}{2},\frac{1}{2}) & \frac{1}{2} & (\frac{1}{2},+\infty) \\ \hline f'(x) & + & 0 & - & 0 & + \\ \hline f(x) & \nearrow & c+\frac{1}{4} & \searrow & c-\frac{1}{4} & \nearrow \\ \hline \end{array}$$以为 $f(1)=f(-\frac{1}{2})=c+\frac{1}{4}$,所以当 $c<-\frac{1}{4}$ 时,$f(x)$ 只有大于 $1$ 的零点.
    因为 $f(-1)=f(\frac{1}{2})=c-\frac{1}{4}$,所以当 $c>\frac{1}{4}$ 时,$f(x)$ 只有小于 $-1$ 的零点.
    由题设可知 $-\frac{1}{4}\leqslant c\leqslant\frac{1}{4}.$
    当 $c=-\frac{1}{4}$ 时,$f(x)$ 只有两个零点 $-\frac{1}{2}$ 和 $1$.
    当 $c=\frac{1}{4}$ 时,$f(x)$ 只有两个零点 $-1$ 和 $\frac{1}{2}$.
    当 $-\frac{1}{4}<c<\frac{1}{4}$ 时,$f(x)$ 有三个零点 $x_1,x_2,x_3$,且 $x_1\in(-1,-\frac{1}{2}),x_2\in(-\frac{1}{2},\frac{1}{2}),x_3\in(\frac{1}{2},1).$
    综上,若 $f(x)$ 有一个绝对值不大于 $1$ 的零点,则 $f(x)$ 所有零点的绝对值都不大于 $1$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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