问题 解答题
已知a>0,函数f(x)=
1
3
a2x3-ax2+
2
3
,g(x)=-ax+1

(Ⅰ)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(Ⅱ)求函数f(x)在(-1,1)上的极值;
(Ⅲ)若在区间[-
1
2
1
2
]
上至少存在一个实数x0,使f(x0)≥g(x0)成立,求实数a的取值范围.
答案

(Ⅰ)由f(x)=

1
3
a2x3-ax2+
2
3
,得:f(x)=a2x2-2ax.

当a=1时,f(x)=

1
3
x3-x2+
2
3
,此时f(1)=-1,f(1)=
1
3
-1+
2
3
=0

所以,f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y=-1×(x-1),即x+y-1=0;

(Ⅱ)由f(x)=a2x2-2ax=0得:x=0,或x=

2
a

当0<

2
a
<1,即a>2时,因为x∈(-1,1),

由f(x)>0⇒-1<x<0或

2
a
<x<1.

由f(x)<0⇒0<x<

2
a

所以f(x)在(-1,0]上递增,在(0,

2
a
]上递减,在(
2
a
,1)
上递增.

故在(-1,1)上,f(x)极大值=f(0)=

2
3
f(x)极小值=f(
2
a
)=
2a-4
3a

2
a
≥1,即0<a≤2时,f(x)在(-1,0)上单调递增,在(0,1)上递减

故在(-1,1)上,f(x)极大值=f(0)=

2
3
,无极小值;

(Ⅲ)设F(x)=f(x)-g(x)=

1
3
a2x3-ax2+ax-
1
3
,x∈[-
1
2
1
2
].

则F(x)=a2x2-2ax+a=a2x2+a(1-2x).

因为x∈[-

1
2
1
2
],a>0,所以F(x)>0.

故F(x)在区间[-

1
2
1
2
]上为增函数.

所以F(x)max=F(

1
2
),

若在区间[-

1
2
1
2
]上至少存在一个实数x0,使f(x0)≥g(x0)成立,所以需F(x)max≥0.

1
3
a2×
1
8
-a×
1
4
+a×
1
2
-
1
3
≥0,

所以a2+6a-8≥0.

解得:a≤-3-

17
a≥-3+
17

因为a>0,所以a的取值范围是[-3+

17
,+∞).

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