问题
解答题
已知实数a≠0,函数f(x)=ax(x-2)2(x∈R). (Ⅰ)若f(x)的图象在点(1,f(1))处的切线与直线27x+y-8=0平行,求函数f(x)的极值; (Ⅱ)若对任意x∈[-2,1],不等式f(x)<
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答案
(Ⅰ)∵f(x)=ax(x-2)2=ax3-4ax2+4ax,
∴f′(x)=3ax2-8ax+4a=3a(x-
)(x-2).2 3
∴f′(1)=-a=-27,得a=27
∴f(x)=27x(x-2)2(x∈R)(2分)
令fn(x)=0得(x-
)(x-2)=0,2 3
∴x=
或x=2.2 3
又函数f(x)在(-∞,
)上为增函数,2 3
在(
,2)上为减函数,2 3
在(2,+∞)上为增函数. (4分)
∴f(x)在x=
时取得极大值,f(2 3
)=32.2 3
在x=2时取得极小值f(2)=0;(6分)
(Ⅱ)由f′(x)=3a(x-
)(x-2),知2 3
当a>0时,函数f(x)在[-2,
]上是增函数,2 3
在[
,1]上是减函数.2 3
此时,ymax=f(
)=2 3
a.32 27
又对∀x∈[-2,1],不等式f(x)<
恒成立.16 9
∴
a<32 27
,得a<16 9
,3 2
∴0<a<
. (9分)3 2
当a<0时,函数f(x)在[-2,
]上是减函数,2 3
在[
,1]上是增函数.2 3
又f(-2)=-32a,f(1)=a,此时,ymax=f(-2)=-32a.
又对∀x∈[-2,1],不等式f(x)<
恒成立.16 9
∴-32a<
得a>-16 9
,∴-1 18
<a<0.1 18
故所求实数的取值范围是(-
,0)∪(0,1 18
). (12分)3 2