已知函数 $f\left( x \right) = a{x^2} + 1\left( {a > 0} \right) , g\left( x \right) = {x^3} + bx$.
【难度】
【出处】
2012年高考北京卷(理)
【标注】
  1. 若曲线 $y = f\left( x \right)$ 与曲线 $y = g\left( x \right)$ 在它们的交点 $\left( {1,c} \right)$ 处具有公共切线,求 $a,b$ 的值;
    标注
    答案
    解析
    由 $\left( {1,c} \right)$ 为公共切点可得:
    $f\left(x\right) = a{x^2} + 1\left(a > 0\right)$,则\[f'\left(x\right) = 2ax , {k_1} = 2a,\]$g\left(x\right) = {x^3} + bx$,则\[g'\left(x\right){ = }3{x^2} + b , {k_2} = 3 + b,\]所以\[2a = 3 + b. \quad \cdots \cdots ① \]又 $f\left(1\right) = a + 1 , g\left(1\right) = 1 + b$,可知\[a + 1 = 1 + b,\]即\[a = b,\]代入 ① 式可得:\[\begin{cases}
    a = 3 ,\\
    b = 3 .\\
    \end{cases}\]
  2. 当 ${a^2} = 4b$ 时,求函数 $f\left( x \right) + g\left( x \right)$ 的单调区间,并求其在区间 $\left( { - \infty , - 1} \right]$ 上的最大值.
    标注
    答案
    解析
    $\because $ ${a^2} = 4b$,$\therefore $ 设\[\begin{split}h\left(x\right) & = f\left(x\right) + g\left(x\right) \\& = {x^3} + a{x^2} + \dfrac{1}{4}{a^2}x + 1,\end{split}\]则\[h'\left(x\right) = 3{x^2} + 2ax + \dfrac{1}{4}{a^2},\]令 $h'\left(x\right) = 0$,解得:\[{x_1} = - \dfrac{a}{2},{x_2} = - \dfrac{a}{6};\]$\because $ $a > 0$,$\therefore $ $ - \dfrac{a}{2} < - \dfrac{a}{6}$,
    $\therefore $ 原函数在 $\left( { - \infty , - \dfrac{a}{2}} \right)$ 单调递增,在 $\left( { - \dfrac{a}{2}, - \dfrac{a}{6}} \right)$ 单调递减,在 $\left( { - \dfrac{a}{6}, + \infty } \right)$ 上单调递增.
    ① 若 $ - 1 \leqslant - \dfrac{a}{2}$,即 $a \leqslant 2$ 时,最大值为\[h\left( - 1\right) = a - \dfrac{a^2}{4};\]② 若 $ - \dfrac{a}{2} < - 1 < - \dfrac{a}{6}$,即 $2 < a < 6$ 时,最大值为\[h\left( { - \dfrac{a}{2}} \right) = 1;\]③ 若 $ - 1 \geqslant - \dfrac{a}{6}$ 时,即 $a \geqslant 6$ 时,最大值为\[h\left( { - \dfrac{a}{2}} \right) = 1.\]综上所述:
    当 $a \in \left( {0,2} \right]$ 时,最大值为\[h\left( - 1\right) = a - \dfrac{a^2}{4};\]当 $a \in \left( {2 , + \infty } \right)$ 时,最大值为\[h\left( { - \dfrac{a}{2}} \right) = 1.\]
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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