Question

已知正方形ABCD的中心在原點(diǎn)，四個(gè)頂點(diǎn)都在函數(shù)f（x）=ax³+bx（a＞0）圖象上．
（1）若正方形的一個(gè)頂點(diǎn)為（2，1），求a，b的值，并求出此時(shí)函數(shù)的單調(diào)增區(qū)間；
（2）若正方形ABCD唯一確定，試求出b的值．

Answer 1

分析：（1）先依據(jù)待定系數(shù)法求a，b的值，得函數(shù)的解析式，再求導(dǎo)數(shù)fˊ（x），在函數(shù)的定義域內(nèi)解不等式fˊ（x）＞0和fˊ（x）＜0，求出單調(diào)區(qū)間．
（2）設(shè)正方形ABCD對(duì)角線AC所在的直線方程為y=kx，則其斜率唯一確定，轉(zhuǎn)化為二元方程只有唯一實(shí)數(shù)根，利用根的判別式求解即可．

解答：解：（1）因?yàn)橐粋�(gè)頂點(diǎn)為（2，1），
所以必有另三個(gè)頂點(diǎn)（-2，-1），（1，-2），（-1，2），
將（2，1），（1，-2）代入y=ax³+bx，得a=

5

6

，b=-

17

6

．（4分）
所以f(x)=

5

6

x3-

17

6

x．
因?yàn)?span id="sgblaqi" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">f′(x)=

1

6

(15x2-17)，令f′（x）＞0，得x＞

17 15

或x＜-

17 15

，
所以函數(shù)f（x）單調(diào)增區(qū)間為(- ∞，  -

17 15

)和(

17 15

，  +∞)．（6分）
（2）設(shè)正方形ABCD對(duì)角線AC所在的直線方程為y=kx（k≠0），
則對(duì)角線BD所在的直線方程為y=-

1

k

x．
由

y=kx y=ax3+bx

解得x2=

k-b

a

，
所以AO2=x2+y2=(1+k2)x2=(1+k2)•

k-b

a

，
同理，BO2=[1+(-

1

k

)2]•

- 1 k -b

a

=-

1+k2

k2

•

1 k +b

a

，
又因?yàn)锳O²=BO²，所以k3-k2b+

1

k

+b=0．（10分）
即k2+

1

k2

-b(k-

1

k

)=0，即(k-

1

k

)2-b(k-

1

k

)+2=0．
令k-

1

k

=t得t²-bt+2=0
因?yàn)檎�方形ABCD唯一確定，則對(duì)角線AC與BD唯一確定，于是k-

1

k

值唯一確定，
所以關(guān)于t的方程t²-bt+2=0有且只有一個(gè)實(shí)數(shù)根，又k-

1

k

=t∈R．
所以△=b²-8=0，即b=±2

2

．（14分）
因?yàn)?span id="xxlhseh" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">x2=

k-b

a

＞0，a＞0，所以b＜k；又

- 1 k -b

a

＞0，所以b＜-

1

k

，故b＜0．
因此b=-2

2

；
反過來b=-2

2

時(shí)，t=-

2

，k-

1

k

=-

2

，
于是k=

- 2 + 6

2

，-

1

k

=

- 2 - 6

2

；或k=

- 2 - 6

2

，-

1

k

=

- 2 + 6

2

于是正方形ABCD唯一確定．（16分）

點(diǎn)評(píng)：本小題主要考查函數(shù)的解析式的求法以及導(dǎo)數(shù)，單調(diào)性，不等式等基礎(chǔ)知識(shí)，考查綜合利用數(shù)學(xué)知識(shí)分析問題、解決問題的能力．