问题 解答题
设函数f(x)=x(x-1)2,x>0.
(1)求f(x)的极值;
(2)设0<a≤1,记f(x)在(0,a]上的最大值为F(a),求函数G(a)=
F(a)
a
的最小值;
(3)设函数g(x)=lnx-2x2+4x+t(t为常数),若使g(x)≤x+m≤f(x)在(0,+∞)上恒成立的实数m有且只有一个,求实数m和t的值.
答案

(1)f′(x)=(x-1)2+2x(x-1)=3x2-4x+1=(3x-1)(x-1),x>0.令f′(x)=0,得x=

1
3
或x=1,f(x),f′(x)随x的变化情况如下表

∴当x=

1
3
时,有极大值f(
1
3
)=
4
27
,当x=1时,有极小值f(1)=0.

(2)由(1)知:f(x)在(0,

1
3
],[1,+∞)上是增函数,在[
1
3
,1]上是减函数,

①0<a≤

1
3
时,F(a)=a(a-1)2,G(a)=(a-1)2
4
9

特别的,当a=

1
3
时,有G(a)=
4
9

②当

1
3
<a≤1时,F(a)=f(
1
3
)=
4
27
,G(a)=
4
27
a
4
27

特别的,当a=1时,有G(a)=

4
27

由①②知,当0<a≤1时,函数G(a)=

F(a)
a
的最小值为
4
27

(3)由已知得h1(x)=x+m-g(x)=2x2-3x-lnx+m-t≥0在(0,+∞)上恒成立,

h′1(x)=

(4x+1)(x-1)
x

∴x∈(0,1)时,h′1(x)<0,x∈(1,+∞)时,h1(x)>0

∴x=1时,h′1(x)取极小值,也是最小值,

∴当h1(1)=m-t-1≥0,m≥t+1时,h1(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,

同样,h2(x)=f(x)-x-m=x3-2x2-m≥0在(0,+∞)上恒成立,

∵h′2(x)=3x(x-

4
3
),

∴x∈(0,

4
3
)时,h′2(x)<0,x∈(
4
3
,+∞),h′2(x)>0,

∴x=

4
3
时,h2(x)取极小值,也是最小值,

h2(

4
3
)=-
32
27
-m≥0,m≤-
32
27
时,h2(x)≥0在(0,+∞)上恒成立,

∴t+1≤m≤-

32
27

∵实数m有且只有一个,∴m=-

32
27
,t=-
59
27

单项选择题
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