已知函数 $f\left(x\right) = a{x^3} + {x^2} + bx$(其中常数 $a,b \in {\mathbb{R}}$),$g\left(x\right) = f\left(x\right) + f'\left(x\right)$ 是奇函数.
【难度】
【出处】
2010年高考重庆卷(文)
【标注】
  1. 求 $f\left(x\right)$ 的表达式;
    标注
    答案
    解析
    由题意得\[f'\left(x\right) = 3a{x^2} + 2x + b.\]因此\[ \begin{split}g\left(x\right) &= f\left(x\right) + f'\left(x\right) \\&= a{x^3} + \left(3a + 1\right){x^2} + \left(b + 2\right)x + b.\end{split}\]因为函数 $g\left(x\right)$ 是奇函数,所以\[g\left( - x\right) = - g\left(x\right),\]即对任意实数 $x$,有\[a{\left( - x\right)^3} + \left(3a + 1\right){\left( - x\right)^2} + \left(b + 2\right)\left( - x\right) + b = - \left[a{x^3} + \left(3a + 1\right){x^2} + \left(b + 2\right)x + b\right].\]从而\[3a + 1 = 0,b = 0,\]解得\[a = - \dfrac{1}{3},b = 0,\]因此 $f\left(x\right)$ 的解析表达式为\[f\left(x\right) = - \dfrac{1}{3}{x^3} + {x^2}.\]
  2. 讨论 $g\left(x\right)$ 的单调性,并求 $g\left(x\right)$ 在区间 $\left[1,2\right]$ 上的最大值和最小值.
    标注
    答案
    解析
    由(1)知\[g\left(x\right) = - \dfrac{1}{3}{x^3} + 2x,\]所以\[g'\left(x\right) = - {x^2} + 2,\]令 $g'\left(x\right) = 0$,解得\[{x_1} = - \sqrt 2 , {x_2} = \sqrt 2 .\]则当 $x < - \sqrt 2 $ 或 $x > \sqrt 2 $ 时,\[g'\left(x\right) < 0,\]从而 $g\left(x\right)$ 在区间 $\left( { - \infty , - \sqrt 2 } \right]$,$\left[ {\sqrt 2 , + \infty } \right)$ 上是减函数;当 $ - \sqrt 2 < x < \sqrt 2 $ 时,\[g'\left(x\right) > 0,\]从而 $g\left(x\right)$ 在区间 $\left[ { - \sqrt 2 ,\sqrt 2 } \right]$ 上是增函数.
    由前面讨论知,$g\left(x\right)$ 在区间 $\left[1,2\right]$ 上的最大值与最小值只能在 $x = 1,\sqrt 2 , 2 $ 时取得,
    而\[\begin{split}g\left(1\right) & = \dfrac{5}{3}, \\ g\left( {\sqrt 2 } \right) & = \dfrac{4\sqrt 2 }{3} , \\ g\left(2\right) & = \dfrac{4}{3}.\end{split}\]因此 $g\left(x\right)$ 在区间 $\left[1,2\right]$ 上的最大值为\[g\left( {\sqrt 2 } \right) = \dfrac{4\sqrt 2 }{3},\]最小值为\[g\left(2\right) = \dfrac{4}{3}.\]
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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