已知函数 $f\left(x\right) = 2{x^3}- 3x$.
【难度】
【出处】
2014年高考北京卷(文)
【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最值
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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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    三次函数的图象与性质
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    三次函数的切线条数
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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
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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
  1. 求 $f\left(x\right)$ 在区间 $\left[ - 2,1\right]$ 上的最大值;
    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最值
    答案
    函数 $f(x)$ 在区间 $[-2,1]$ 上的最大值为 $\sqrt2$
    解析
    函数 $f(x)$ 的导函数$$f'(x)=6\left(x+\dfrac{\sqrt 2}2\right)\left(x-\dfrac{\sqrt 2}2\right),$$于是函数 $f(x)$ 在 $\left[-2,-\dfrac{\sqrt 2}2\right)$ 上单调递增,在 $\left(-\dfrac{\sqrt 2}2,\dfrac{\sqrt 2}2\right)$ 上单调递减,在 $\left(\dfrac{\sqrt 2}2,1\right]$ 上单调递增,在 $x=-\dfrac{\sqrt 2}2$ 处取得极大值为 $\sqrt 2$,在 $x=1$ 处的函数值为 $f(1)=-1$,因此函数 $f(x)$ 在区间 $[-2,1]$ 上的最大值为$$\max\left\{f\left(-\dfrac{\sqrt 2}2\right),f(1)\right\}=\max\left\{\sqrt 2,-1\right\}=\sqrt 2.$$
  2. 若过点 $P\left(1,t\right)$ 存在 $3$ 条直线与曲线 $y = f\left(x\right)$ 相切,求 $t$ 的取值范围;
    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
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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
    $t$ 的取值范围为 $(-3,-1)$
    解析
    设过点 $P(1,t)$ 的直线与曲线 $y=f(x)$ 相切,且切点横坐标为 $m$,则切线方程为$$y=(6m^2-3)(x-m)+2m^3-3m,$$切线经过点 $(1,t)$,因此$$t=(6m^2-3)(1-m)+2m^3-3m,$$即 $t=-4m^3+6m^2-3$.
    令 $g(m)=-4m^3+6m^2-3$,则函数 $g(m)$ 的导函数$$g'(m)=12m(1-m),$$于是函数 $g(m)$ 在 $(-\infty ,0)$ 上单调递减,在 $(0,1)$ 上单调递增,在 $(1,+\infty )$ 上单调递减.
    依题意,直线 $y=t$ 与函数 $g(m)$ 的图象有三个不同的公共点,因此 $t$ 的取值范围为 $\left(g(0),g(1)\right)$,即 $(-3,-1)$.
  3. 问过点 $A\left( - 1,2\right)$,$B\left(2,10\right)$,$C\left(0,2\right)$ 分别存在几条直线与曲线 $y = f\left(x\right)$ 相切?(只需写出结论)
    标注
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      三次函数的切线条数
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      利用导数研究函数的切线
    答案
    过点 $A(-1,2)$ 存在 $3$ 条直线与曲线 $y=f(x)$ 相切;
    过点 $B(2,10)$ 存在 $2$ 条直线与曲线 $y=f(x)$ 相切;
    过点 $C(0,2)$ 存在 $1$ 条直线与曲线 $y=f(x)$ 相切
    解析
    过点 $A(-1,2)$ 存在 $3$ 条直线与曲线 $y=f(x)$ 相切;
    过点 $B(2,10)$ 存在 $2$ 条直线与曲线 $y=f(x)$ 相切;
    过点 $C(0,2)$ 存在 $1$ 条直线与曲线 $y=f(x)$ 相切.
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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