Question

设函数f（x）=x³+2ax²+bx+a，g（x）=x²-3x+2，其中x∈R，a、b为常数，已知曲线y=f（x）与y=g（x）在点（2，0）处有相同的切线l．
（I） 求a、b的值，并写出切线l的方程；
（II）若方程f（x）+g（x）=mx有三个互不相同的实根0、x₁、x₂，其中x₁＜x₂，且对任意的x∈[x₁，x₂]，f（x）+g（x）＜m（x-1）恒成立，求实数m的取值范围．

Answer

（I） 利用曲线y=f（x）与y=g（x）在点（2，0）处有相同的切线l，可得f（2）=g（2）=0，f'（2）=g'（2）=1．即为关于a、b的方程，解方程即可．
（II）把方程f（x）+g（x）=mx有三个互不相同的实根转化为x1，x2是x2-3x+2-m=0的两相异实根．求出实数m的取值范围以及x1，x2与实数m的关系，再把f（x）+g（x）＜m（x-1）恒成立问题转化为求函数f（x）+g（x）-mx在x∈[x1，x2]上的最大值，综合在一起即可求出实数m的取值范围．
【解析】
（I） f'（x）=3x2+4ax+b，g'（x）=2x-3．
由于曲线y=f（x）与y=g（x）在点（2，0）处有相同的切线l．
故有f（2）=g（2）=0，f'（2）=g'（2）=1．
由此得，解得，
所以a=-2，b=5..切线的方程为x-y-2=0．
（II）由（I）得f（x）=x3-4x2+5x-2，所以f（x）+g（x）=x3-3x2+2x．
依题意，方程x（x2-3x+2-m）=0，有三个互不相等的实根0，x1，x2，
故x1，x2是x2-3x+2-m=0的两相异实根．
所以△=9-4（2-m）＞0，解得m＞-．
又对任意的x∈[x1，x2]，f（x）+g（x）＜m（x-1）恒成立，
特别地取x=x1时，f（x1）+g（x1）＜m（x1-1）成立，得m＜0．
由韦达定理得x1+x2=3＞0，x1x2=2-m＞0．故0＜x1＜x2．
对任意的x∈[x1，x2]，x-x2≤0，x-x1≥0，x＞0．
则f（x）+g（x）-mx=x（x-x1）（x-x2）≤0，又f（x1）+g（x1）-mx1=0．
所以f（x）+g（x）-mx在x∈[x1，x2]上的最大值为0．
于是当m＜0，对任意的x∈[x1，x2]，f（x）+g（x）＜m（x-1）恒成立，
综上得：实数m的取值范围是（-，0）．