问题 解答题

已知函数f(x)=x3-ax2,其中a为实常数.

(1)设当x∈(0,1)时,函数y=f(x)图象上任一点P处的切线的斜线率为k,若k≥-1,求a的取值范围;

(2)当x∈[-1,1]时,求函数y=f(x)+a(x2-3x)的最大值.

答案

(1)∴k=f'(x)=3x2-2ax,x∈(0,1).

由k≥-1,得3x2-2ax+1≥0,即a≤

3x2+1
2x
=
1
2
(3x+
1
x
)恒成立

∴a≤

1
2
(3x+
1
x
min

∵当x∈(0,1)时,3x+

1
x
≥2
3x•
1
x
=2
3
,当且仅当x
3
时取等号.

∴(3x+

1
x
min=
3
.故a的取值范围是(-∞,
3
].

(2)设g(x)=f(x)+a(x2-3x)=x3-3ax,x∈[-1,1]则

g′(x)=3x2-3a=3(x2-a).

①当a≥1时,∴g′(x)≤0.从而g(x)在[-1,1]上是减函数.

∴g(x)的最大值为g(-1)=3a-1.

②当0<a<1时,g′(x)=3(x+

a
)(x-
a
).

由g′(x)>0得,x>

a
或x<-
a
:由g′(x)<0得,-
a
<x<
a

∴g(x)在[-1,-

a
],[
a
,1]上增函数,在[-
a
a
]上减函数.

∴g(x)的极大值为g(-

a
)=2a
a

由g(-

a
)-g(1)=2a
a
+3a-1=(
a
+1)2•(2
a
-1)知

当2

a
-1<0,即0≤a<
1
4
时,g(-
a
)<g(1)

∴g(x)max=g(1)=1-3a.

当2

a
-1≥0,即
1
4
<a<1时,g(-
a
)≥g(1)

∴g(x)max=g(-

a
)=2a
a

③当a≤0时,g′(x)≥0,从而g(x)在[-1,1]上是增函数.

∴g(x)max=g(1)=1-3a

综上分析,g(x)max=

3a-1,(a≥1)
2a
a
,(
1
4
≤a<1)
1-3a,(a<
1
4
)

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