已知函数 $f(x)=x^3+a x^2+b x+a^2$($a, b \in \mathbb R$).
1、若函数 $f(x)$ 在 $x=1$ 处有极值为 $ 10$,求 $b$ 的值.
2、若对于任意的 $a \in[-4,+\infty)$,$f(x)$ 在 $x \in[0,2]$ 上单调递增,求 $b$ 的最小值.
解析
1、函数 $f(x)$ 的导函数\[f'(x)=3x^2+2ax+b,\]根据题意,有\[\begin{cases} f'(1)=0,\\ f''(1)\ne 0, f(1)=10,\end{cases}\iff \begin{cases} 3+2a+b=0,\\ 6+2a\ne 0,\\ 1=a+b+a^2=10,\end{cases}\iff \begin{cases} a=4,\\ b=-11,\end{cases}\]因此 $b$ 的值为 $-11$.
2、根据题意,有\[\forall (a\in [-4,+\infty)\land (x\in [0,2]),~3x^2+2ax+b\geqslant 0,\]即\[\forall x\in [0,2],~3x^2-8x+b\geqslant 0,\]也即\[\forall x\in[0,2],~b\geqslant -3x^2+8x,\]也即\[\forall x\in[0,2],~b\geqslant -3\left(x-\dfrac 43\right)^2+\dfrac{16}3,\]进而可得 $b$ 的最小值为 $\dfrac{16}3$.