Question

已知函數(shù)f（x）=x³-2x²-4x-7．
（Ⅰ）求函數(shù)f（x）的單調(diào)區(qū)間；
（Ⅱ）求a＞2時(shí)，證明：對(duì)于任意的x＞2且x≠a，恒有f（x）＞f（a）+f'（a）（x-a）；
（Ⅲ）設(shè)x₀是函數(shù)y=f（x）的零點(diǎn)，實(shí)數(shù)α滿(mǎn)足f(α)＞0，β=α-

f(α)

f′(α)

，試探究實(shí)數(shù)α、β、x₀的大小關(guān)系．

Answer 1

分析：（Ⅰ）求導(dǎo)數(shù)f′（x），解不等式f′（x）＞0，f′（x）＜0即可；
（Ⅱ）令g（x）=f（x）-f（a）-f'（a）（x-a），利用導(dǎo)數(shù)證明g_min（x）＞0即可；
（Ⅲ）由函數(shù)極值可判斷零點(diǎn)x₀的范圍，再由f（α）＞0可判斷α與x₀的大小，由β=α-

f(α)

f′(α)

，得f（α）+f'（α）（β-α）=0，構(gòu)造函數(shù)F（x）=f（α）+f'（α）（x-α），據(jù)F（x）的單調(diào)性及F（x₀）與F（β）的大小可判斷βx₀的大小，從而可以得到答案．

解答：解：（Ⅰ）由f'（x）=3x²-4x-4=（3x+2）（x-2）=0，得x=-

2

3

或2．
則x變化時(shí)，f′（x），f（x）的變化情況如下表：

則f（x）的單調(diào)遞增區(qū)間為(-∞，-

2

3

)，（2，+∞），單調(diào)遞減區(qū)間為(-

2

3

，2)．
（Ⅱ）令g（x）=f（x）-f（a）-f'（a）（x-a），
則g'（x）=3x²-4x-4-（3a²-4a-4），記g'（x）=h（x），
因?yàn)楫?dāng)x＞2時(shí)，h'（x）=6x-4＞0，則h（x）在（2，+∞）單調(diào)遞增，
又因?yàn)間'（a）=h（a）=0，
所以當(dāng)2＜x＜a時(shí)，g'（x）＜0，當(dāng)x＞a時(shí)，g'（x）＞0，
所以g（x）在（2，a）遞減，在（a，+∞）遞增，又x≠a，
所以g（x）＞g（a）=0成立，所以命題得證．
（Ⅲ）因?yàn)閒（x）的單調(diào)遞增區(qū)間為(-∞，-

2

3

)，（2，+∞），單調(diào)遞減區(qū)間為(-

2

3

，2)，且f(-

2

3

)=-

149

27

＜0，
所以函數(shù)f（x）的零點(diǎn)x₀只有一個(gè)，且x₀＞2，且對(duì)（-∞，x₀）內(nèi)的任意實(shí)數(shù)x，都有f（x）＜0，
因?yàn)閒（α）＞0=f（x₀），所以α＞x₀＞2，所以f'（α）=（3α+2）（α-2）＞0，
在（Ⅱ）的結(jié)論中，取a=α，x=x₀，
則有f（α）+f'（a）（x₀-α）＜f（x₀）=0，①
由β=α-

f(α)

f′(α)

，得f（α）+f'（α）（β-α）=0，②
構(gòu)造函數(shù)F（x）=f（α）+f'（α）（x-α），
則由①得F（x₀）＜0，由②得F（β）=0，所以F（x₀）＜F（β），
因?yàn)閒'（α）＞0，所以F′（x）=f'（α）＞0，所以F（x）=f（α）+f'（α）（x-α）為增函數(shù)，
所以x₀＜β，
因?yàn)镕（α）=f（a）＞0=F（β），所以β＜α，
綜上得x₀＜β＜α．

點(diǎn)評(píng)：本題考查利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性、函數(shù)極值，考查學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力，綜合性強(qiáng)，能力要求高，難度較大．