设函数 $f\left( x \right) = \dfrac{1}{3}{x^3} - \dfrac{a}{2}{x^2} + bx + c$,其中 $a > 0$.曲线 $y = f\left( x \right)$ 在点 $P\left( {0 , f\left( 0 \right)} \right)$ 处的切线方程为 $y = 1$.
【难度】
【出处】
2010年高考湖北卷(文)
【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
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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
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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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    三次函数的图象与性质
    >
    三次函数的切线条数
  1. 确定 $b,c$ 的值;
    标注
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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
    $b=0$,$c=1$
    解析
    $f(x)$ 的导函数为$$f'(x)=x^2-ax+b,$$于是该函数在 $x=0$ 处的切线方程为 $y=bx+c$,因此 $b=0$,$c=1$.
  2. 设曲线 $y = f\left( x \right)$ 在点 $\left( {{x_1} , f\left( {{x_1}} \right)} \right)$ 及 $\left( {{x_2} , f\left( {{x_2}} \right)} \right)$ 处的切线都过点 $\left( {0 , 2} \right)$.证明:当 ${x_1} \neq {x_2}$ 时,$f'\left( {{x_1}} \right) \ne f'\left( {{x_2}} \right)$;
    标注
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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
    解析
    我们证明一个更一般的结论.
    引理任何一条直线不可能与三次函数的图象相切于不同的两点.
    证明用反证法.设直线 $y=kx+m$ 与三次函数 $f(x)=ax^3+bx^2+cx+d$($a\ne 0$)的图象相切于不同的两点,切点横坐标分别为 $x_1,x_2$,则考虑\[g(x)=f(x)-(kx+m),\]有\[g(x_1)=g(x_2)=0,\]因此可设\[g(x)=a(x-x_1)(x-x_1)(x-x_3).\]又根据已知,有\[g'(x_1)=g'(x_2)=0,\]而\[g'(x)=a(x-x_1)(x-x_2)+a(x-x_2)(x-x_3)+a(x-x_3)(x-x_1),\]因此\[\begin{split} g'(x_1)&=a(x_1-x_2)(x_1-x_3)=0,\\ g'(x_2)&=a(x_2-x_1)(x_2-x_3)=0,\end{split} \]进而\[x_1=x_3,x_2=x_3,\]矛盾.因此引理得证.
    根据引理易得原命题成立.
  3. 若过点 $\left( {0 , 2} \right)$ 可作曲线 $y = f\left( x \right)$ 的三条不同切线,求 $a$ 的取值范围.
    标注
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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
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      微积分初步
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      三次函数的图象与性质
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      三次函数的切线条数
    答案
    $\left(2\sqrt[3]{3},+\infty \right)$
    解析
    函数 $f(x)$ 的对称中心为 $\left(\dfrac a2,-\dfrac {a^3}{12}+1\right)$,于是在对称中心处的切线方程为$$y=-\dfrac{a^2}4\left(x-\dfrac a2\right)-\dfrac{a^3}{12}+1,$$根据三次函数的切线条数结论 $(1)$,可得$$1<2<\dfrac{a^3}{24}+1,$$解得 $a>2\sqrt[3]{3}$,即 $a$ 的取值范围是 $\left(2\sqrt[3]{3},+\infty \right)$.
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 问题3 答案3 解析3 备注3
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