问题 解答题

设函数f(x)=x(x-1)2

(1)求f(x)的极小值;

(2)讨论函数F(x)=f(x)+2x2-x-2axlnx零点的个数,并说明理由?

(3)设函数g(x)=ex-2x2+4x+t(t为常数),若使3-f(x)≤x+m≤g(x)在[0,+∞)上恒成立的实数m有且只有一个,求实数t的值.(e7>103

答案

(1)∵f(x)=x(x-1)2=x3-2x2+x,

∴f′(x)=3x2-4x+1,

令f′(x)=3x2-4x+1=0,得x1=

1
3
,x2=1,

列表讨论

 x (-∞,
1
3
 
1
3
 (
1
3
,1
 1(1,+∞) 
 f′(x)+ 0- 0+
 f(x) 极大值 极小值
由上表知:f(x)的增区间是 (-∞,
1
3
),(1,+∞),减区间是(
1
3
,1
),

∴当x=1时,f(x)取极小值f(1)=0.…3分

(2)∵f(x)=x(x-1)2=x3-2x2+x,

∴F(x)=f(x)+2x2-x-2axlnx=x3-2axlnx,

∵x>0,∴由F(x)=x3-2axlnx=0,得x2=2alnx,

∴当0≤a<e时,函数零点的个数为0;

当a<0或a=e时,函数零点的个数为1;

当a>e时,函数零点的个数为2.

(3)∵g(x)=ex-2x2+4x+t,

∴由3-f(x)≤x+m≤g(x)在[0,+∞)上恒成立,得

3-x3+2x2-x≤x+m≤ex-2x2+4x+t在[0,+∞)上恒成立,

∴h1(x)=x+m-(3-x3+2x2-x)=x3-2x2+2x+m-3≥0在[0,+∞)上恒成立,

∵h1′(x)=3x2-4x+2=3(x-

2
3
2+
2
3
2
3

∴h1(x)在[0,+∞)上是增函数,

∴h1(x)在[0,+∞)上的最小值h1(x)min=h1(0)=m-3≥0.

∴m≥3,

∵实数m有且只有一个,

∴m=3

h2(x)=ex-2x2+4x+t-x-m=ex-2x2+3x+t-3≥0在[0,+∞)上恒成立,

∴h2(x)=ex-2x2+3x+t≥3在[0,+∞)上恒成立,

当x=0时,h2(0)=1+t≥3,

∴t≥2.

单项选择题
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