已知函数 $ f\left(x\right)={\dfrac{1}{3}}x^3+x^2+ax $.
【难度】
【出处】
2012年高考大纲全国卷(文)
【标注】
  1. 讨论 $ f\left(x\right) $ 的单调性;
    标注
    答案
    略.
    解析
    对 $f(x)$ 求导得\[ f '\left(x\right)=x^2+2x+a=\left(x+1\right)^2+a-1. \](i)当 $ a\geqslant 1 $ 时,$ f '\left(x\right)\geqslant 0 $,当且仅当 $ a=1$,$x=-1 $ 时,
    $ f '\left(x\right)=0 $,所以 $ f\left(x\right) $ 是 $ {\mathbb {R}} $ 上的增函数;
    (ii)当 $ a<1 $ 时,$ f ′\left(x\right)=0 $ 有两个根\[ \begin{split}x_1&=-1-{\sqrt{1-a}},\\x_2&=-1+{\sqrt{1-a}}.\end{split} \]当 $ x\in \left(-\infty ,-1-{\sqrt{1-a}}\right) $ 时,$ f '\left(x\right)>0 $,$ f\left(x\right) $ 是增函数;
    当 $ x\in \left(-1-{\sqrt{1-a}},-1+{\sqrt{1-a}}\right) $ 时,$ f '\left(x\right)<0 $,$ f\left(x\right) $ 是减函数;
    当 $ x\in \left(-1+{\sqrt{1-a}},+\infty \right) $ 时 $ ,f '\left(x\right)>0 $,$ f\left(x\right) $ 是增函数.
  2. 设 $ f\left(x\right) $ 有两个极值点 $ x_1$,$x_2 $,若过两点 $\left(x_1,f\left(x_1\right)\right)$,$\left(x_2,f\left(x_2\right)\right) $ 的直线 $ l $ 与 $ x $ 轴的交点在曲线 $ f\left(x\right) $ 上,求 $ a $ 的值.
    标注
    答案
    $ a=0$ 或 $ a={\dfrac{2}{3}}$ 或 $ a={\dfrac{3}{4}}$.
    解析
    由题设知,$ x_1$,$x_2 $ 为方程 $ f '\left(x\right)=0 $ 的两个根,
    故有 $ a<1$,$x^2_1=-2x_1-a$,$x^2_2=-2x_2-a $.因此\[ \begin{split} f\left(x_1\right) &={\dfrac{1}{3}}x^3_1+x^2_1+ax_1\\&={\dfrac{1}{3}}x_1\left(-2x_1-a\right)+x^2_1+ax_1\\&={\dfrac{1}{3}}x^2_1+{\dfrac{2}{3}}ax_1\\&={\dfrac{1}{3}}\left(-2x_1-a\right)+{\dfrac{2}{3}}ax_1\\&={\dfrac{2}{3}}\left(a-1\right)x_1-{\dfrac{a}{3}}. \end{split} \]同理,\[ f\left(x_2\right)={\dfrac{2}{3}}\left(a-1\right)x_2-{\dfrac{a}{3}}.\]因此直线 $ l $ 的方程为\[ y={\dfrac{2}{3}}\left(a-1\right)x-{\dfrac{a}{3}}. \]设 $ l $ 与 $ x $ 轴的交点为 $ \left(x_0,0\right) $,得\[ \begin{split}x_0&={\dfrac{a}{2\left(a-1\right)}},\\ f\left(x_0\right)& ={\dfrac{1}{3}} \left[{\dfrac{a}{2\left(a-1\right)}} \right]^3+ \left[{\dfrac{a}{2\left(a-1\right)}}\right]^ 2+{\dfrac{a^2}{2\left(a-1\right)}}\\&={\dfrac{a^2}{24\left(a-1\right)^3}}\left(12a^2-17a+6\right).\end{split} \]由题设知,点 $ \left(x_0,0\right) $ 在曲线 $ y=f\left(x\right) $ 上,故 $ f\left(x_0\right)=0 $,解得\[ a=0 或 a={\dfrac{2}{3}} 或 a={\dfrac{3}{4}}. \]
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
0.120499s