Question

若函數(shù)y=f（x）在x=x₀處取得極大值或極小值，則稱x₀為函數(shù)y=f（x）的極值點(diǎn)。已知a，b是實(shí)數(shù)，1和-1是函數(shù)f（x）=x³+ax²+bx的兩個(gè)極值點(diǎn)。
（1）求a和b的值；
（2）設(shè)函數(shù)g（x）的導(dǎo)函數(shù)g′（x）=f（x）+2，求g（x）的極值點(diǎn)；
（3）設(shè)h（x）=f（f（x））-c，其中c∈[-2，2]，求函數(shù)y=h（x）的零點(diǎn)個(gè)數(shù)。

Answer 1

解：（1）由 f（x）=x³+ax²+bx，得 f′（x）=3x²+2ax+b
∵1和-1是函數(shù)f（x）的兩個(gè)極值點(diǎn)，
∴f′（1）=3-2a+b=0，f′（-1）=3+2a+b=0，解得a=0，b=-3。
（2）由（1）得，f（x）=x³-3x，
∴g′（x）=f（x）+2=x³-3x+2=（x-1）²（x+2）=0，
解得x₁=x₂=1，x₃=-2
∵當(dāng)x＜-2時(shí)，g′（x）＜0；
當(dāng)-2＜x＜1時(shí)，g′（x）＞0，
∴-2是g（x）的極值點(diǎn)
∵當(dāng)-2＜x＜1或x＞1時(shí)，g′（x）＞0，
∴1不是g（x） 的極值點(diǎn)
∴g（x）的極值點(diǎn)是-2。
（3）令f（x）=t，則h（x）=f（t）-c
先討論關(guān)于x的方程f（x）=d根的情況，d∈[-2，2]
當(dāng)|d|=2時(shí)，由（2 ）可知，f（x）=-2的兩個(gè)不同的根為1和-2，
注意到f（x）是奇函數(shù)，
∴f（x）=2的兩個(gè)不同的根為-1和2
當(dāng)|d|＜2時(shí)，∵f（-1）-d=f（2）-d=2-d＞0，f（1）-d=f（-2）-d=-2-d＜0，
∴-2，-1，1，2 都不是f（x）=d 的根
由（1）知，f′（x）=3（x+1）（x-1）
①當(dāng)x∈（2，+∞）時(shí)，f′（x）＞0，于是f（x）是單調(diào)增函數(shù)，
從而f（x）＞f（2）=2
此時(shí)f（x）=d在（2，+∞）無實(shí)根
②當(dāng)x∈（1，2）時(shí)，f′（x）＞0，于是f（x）是單調(diào)增函數(shù)
又∵f（1）-d＜0，f（2）-d＞0，y=f（x）-d的圖象不間斷，
∴f（x）=d在（1，2 ）內(nèi)有唯一實(shí)根
同理，在（-2，-I1）內(nèi)有唯一實(shí)根
③當(dāng)x∈（-1，1）時(shí)，f′（x）＜0，于是f（x）是單調(diào)減函數(shù)
又∵f（1）-d＞0，f（2）-d＜0，y=f（x）-d的圖象不間斷，
∴f（x）=d在（-1，1 ）內(nèi)有唯一實(shí)根
因此，當(dāng)|d|=2 時(shí)，f（x）=d 有兩個(gè)不同的根 x₁，x₂，滿足|x₁|=1，|x₂|=2；
當(dāng)|d|＜2時(shí)，f（x）=d 有三個(gè)不同的根x₃，x₄，x₅，滿足|x_i|＜2，i=3，4，5
現(xiàn)考慮函數(shù)y=h（x）的零點(diǎn)：
（ i ）當(dāng)|c|=2時(shí)，f（t）=c有兩個(gè)根t₁，t₂，滿足|t₁|=1，|t₂|=2
而f（x）=t₁有三個(gè)不同的根，f（x）=t₂有兩個(gè)不同的根，
故y=h（x）有5 個(gè)零點(diǎn)。
（ i i  ）當(dāng)|c|＜2時(shí)，f（t）=c有三個(gè)不同的根t₃，t₄，t₅，滿足|t_i|＜2，i=3，4，5
而f（x）=t_i有三個(gè)不同的根，故y=h（x）有9個(gè)零點(diǎn)
綜上所述，當(dāng)|c|=2時(shí)，函數(shù)y=h（x）有5個(gè)零點(diǎn)；
當(dāng)|c|＜2時(shí)，函數(shù)y=h（x）有9 個(gè)零點(diǎn)。