已知函数$f(x)=x^3+ax^2+bx+c$,$g(x)=3x^2+2ax+b$.若$f(x)$在$(0,1)$上单调递减,则下列结论正确的是________.
(1)$f(0)\cdot f(1)\leqslant 0$;
(2)$g(0)\cdot g(1)\geqslant 0$;
(3)$a^2-3b$有最小值.
分析与解 因为$g(x)=f'(x)$,所以条件即$g(x)\leqslant 0$在$x\in(0,1)$时恒成立.于是得到命题(1)错误;命题(2)正确.
命题(3)有以下思路.
思路一 $g(0)\leqslant 0$,$g(1)\leqslant 0$,利用规划即得.
记$a^2-3b=z$,考虑抛物线$b=\dfrac 13(a^2-z)$,如图中情形,$z$取到最小值$\dfrac 94$.
思路二 注意到$a^2-3b=\dfrac 14\Delta$,而$$\left|x_1-x_2\right|=\dfrac{\sqrt\Delta}{3},$$再利用$\left|x_1-x_2\right|\geqslant 1$即得.
也即当$0,1$恰好为$g(x)$的两个零点时,$\dfrac 14\Delta $有最小值$\dfrac 94$.
思路三 注意到$g(x)$的开口大小固定(因为$x^2$前系数固定),而$g(x)$的最小值为$-\dfrac 13(a^2-3b)$,所以(3)等价于“$g(x)$的最小值”有最大值,这显然是对的,当$0,1$是$g(x)$的两个零点时,$g(x)$位置达到最高(不能再往$y$轴正方向平移),此时$g(x)$的最小值取到最大值.
思路四 注意到规划边界封闭,因此$a^2-3b$必然存在最小值.
