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)
(1)∵f(x)=x(x-1)2=x3-2x2+x,
∴f′(x)=3x2-4x+1,
令f′(x)=3x2-4x+1=0,得x1=
,x2=1,1 3
列表讨论
x | (-∞,
|
| (
| 1 | (1,+∞) | ||||||
f′(x) | + | 0 | - | 0 | + | ||||||
f(x) | ↑ | 极大值 | ↓ | 极小值 | ↑ |
1 |
3 |
1 |
3 |
∴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+2 3
≥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.