问题 解答题
已知函数f(x)=
1
3
x3-
1
2
(2a+1)x2+(a2+a)x

(Ⅰ)若f(x)在x=1处取得极大值,求实数a的值;
(Ⅱ)若∀m∈R,直线y=kx+m都不是曲线y=f(x)的切线,求k的取值范围;
(Ⅲ)若a>-1,求f(x)在区间[0,1]上的最大值.
答案

(Ⅰ)因为 f'(x)=x2-(2a+1)x+(a2+a)=(x-a)[x-(a+1)]…(2分)

令f'(x)=0,得x1=(a+1),x2=a

所以f'(x),f(x)随x的变化情况如下表:

x(-∞,a)a(a,a+1)a+1(a+1,+∞)
f'(x)+0-0+
f(x)极大值极小值
…(4分)

因为f(x)在x=1处取得极大值,所以a=1…(5分)

(II)求导数可得f′(x)=(x-

2a+1
2
)2-
1
4
…(6分)

因为∀m∈R,直线y=kx+m都不是曲线y=f(x)的切线,所以f′(x)=(x-

2a+1
2
)2-
1
4
≠k对x∈R成立…(7分)

所以只要f'(x)的最小值大于k,所以k<-

1
4
…(8分)

(III)因为a>-1,所以a+1>0,

当a≥1时,f'(x)≥0对x∈[0,1]成立,所以当x=1时,f(x)取得最大值f(1)=a2-

1
6
…(9分)

当0<a<1时,在x∈(0,a)时,f'(x)>0,f(x)单调递增,在x∈(a,1)时,f'(x)<0,f(x)单调递减,所以当x=a时,f(x)取得最大值f(a)=

1
3
a3+
1
2
a2…(10分)

当a=0时,在x∈(0,1)时,f'(x)<0,f(x)单调递减,所以当x=0时,f(x)取得最大值f(0)=0…(11分)

当-1<a<0时,在x∈(0,a+1)时,f'(x)<0,f(x)单调递减,在x∈(a+1,1)时,f'(x)>0,f(x)单调递增,又f(0)=0,f(1)=a2-

1
6

-1<a<-

6
6
时,f(x)在x=1取得最大值f(1)=a2-
1
6

-

6
6
<a<0时,f(x)在x=0取得最大值f(0)=0

a=-

6
6
时,f(x)在x=0,x=1处都取得最大值0.…(14分)

综上所述,当a≥1或-1<a<-

6
6
时,f(x)取得最大值f(1)=a2-
1
6
;当0<a<1时,f(x)取得最大值f(a)=
1
3
a3+
1
2
a2
;当a=-
6
6
时,f(x)在x=0,x=1处都取得最大值0;当-
6
6
<a≤0
时,f(x)在x=0取得最大值f(0)=0.

单项选择题
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