Question

已知函數f（x）=x³+ax²+bx，且f′（-1）=0。
（1）試用含a的代數式表示b，并求f（x）的單調區(qū)間；
（2）令a=-1，設函數f（x）在x₁，x₂（x₁＜x₂）處取得極值，記點M （x₁，f（x₁）），N（x₂，f（x₂）），P（m，f（m）），x₁＜m＜x₂，請仔細觀察曲線f（x）在點P處的切線與線段MP的位置變化趨勢，并解釋以下問題：
（i）若對任意的t∈（x₁，x₂），線段MP與曲線f（x）均有異于M，P的公共點，試確定t的最小值，并證明你的結論；
（ii）若存在點Q（n，f（n）），x≤n＜m，使得線段PQ與曲線f（x）有異于P、Q的公共點，請直接寫出m的取值范圍（不必給出求解過程）。

Answer 1

解：（1）依題意，得
由得
從而
故
令得或
①當a>1時，
當x變化時，與的變化情況如下表：

由此得，函數f（x）的單調增區(qū)間為和，單調減區(qū)間為。
②當時，，此時有恒成立，且僅在處，
故函數f（x）的單調增區(qū)間為R；
③當時，，同理可得，函數f（x）的單調增區(qū)間為和，
單調減區(qū)間為
綜上：當時，函數f（x）的單調增區(qū)間為和，單調減區(qū)間為；
當時，函數f（x）的單調增區(qū)間為R；
當時，函數f（x）的單調增區(qū)間為和，單調減區(qū)間為。
（2）（i）由得
令得
由（1）得f（x）增區(qū)間為和，單調減區(qū)間為，
所以函數f（x）在處取得極值，
故M（），N（）。
觀察的圖象，有如下現象：
①當m從-1（不含-1）變化到3時，線段MP的斜率與曲線f（x）在點P處切線的斜率之差K_mp-的值由正連續(xù)變?yōu)樨摗?BR>②線段MP與曲線是否有異于H，P的公共點與K_mp-的m正負有著密切的關聯(lián)；
③K_mp-=0對應的位置可能是臨界點，故推測：滿足K_mp-的m就是所求的t最小值。
下面給出證明并確定的t最小值
曲線f（x）在點處的切線斜率

段MP的斜率K_mp
當K_mp-=0時，解得
直線MP的方程為
令
當時，在上只有一個零點，
可判斷函數f（x）在上單調遞增，在上單調遞減，
又，
所以g（x）在上沒有零點，
即線段MP與曲線f（x）沒有異于M，P的公共點。
當時，，
所以存在使得
即當時，MP與曲線f（x）有異于M，P的公共點
綜上，t的最小值為2。
（ii）類似（i）于中的觀察，可得m的取值范圍為。