Question

对于三次函数f（x）=ax³+bx²+cx+d（a≠0），定义：设f′′（x）是函数y=f（x）的导函数y=f′（x）的导数，若f′′（x）=0有实数解x，则称点（x，f（x））为函数y=f（x）的“拐点”．现已知f（x）=x³-3x²+2x-2，请解答下列问题：
（Ⅰ）求函数f（x）的“拐点”A的坐标；
（Ⅱ）求证f（x）的图象关于“拐点”A 对称；并写出对于任意的三次函数都成立的有关“拐点”的一个结论（此结论不要求证明）；
（Ⅲ）若另一个三次函数G（x）的“拐点”为B（0，1），且一次项系数为0，当x₁＞0，x₂＞0（x₁≠x₂）时，试比较与的大小．

Answer

（1）先求f′（x）得解析式，再求f″（x），由f″（x）=0 求得拐点的横坐标，代入函数解析式求拐点的坐标．
【解析】
（1）f′（x）=3x2-6x+2…（1分）f″（x）=6x-6令f″（x）=6x-6=0得x=1…（2分）f（1）=13-3+2-2=-2∴拐点A（1，-2）…（3分）
（2）设P（x，y）是y=f（x）图象上任意一点，则y=x3-3x2+2x-2，因为P（x，y）关于A（1，-2）的对称点为P'（2-x，-4-y），
把P'代入y=f（x）得左边=-4-y=-x3+3x2-2x-2
右边=（2-x）3-3（2-x）2+2（2-x）-2=-x3+3x2-2x-2∴右边=右边∴P′（2-x，-4-y）在y=f（x）图象上∴y=f（x）关于A对称        …（7分）
结论：①任何三次函数的拐点，都是它的对称中心
②任何三次函数都有“拐点”
③任何三次函数都有“对称中心”（写出其中之一）…（9分）
（3）设G（x）=ax3+bx2+d，则G（0）=d=1…（10分）∴G（x）=ax3+bx2+1，G'（x）=3ax2+2bx，G''（x）=6ax+2bG''（0）=2b=0，b=0，∴G（x）=ax3+1=0…（11分）
法一：======…（13分）
当a＞0时，
当a＜0时，…（14分）
法二：G′′（x）=3ax，当a＞0时，且x＞0时，G′′（x）＞0，∴G（x）在（0，+∞）为凹函数，∴…（13分）
当a＜0时，G′′（x）＜0，∴G（x）在（0，+∞）为凸函数∴…（14分）