已知函数f(x)=
(Ⅰ)当a=-3时,求函数f(x)的极值; (Ⅱ)若函数f(x)的图象与x轴有三个不同的交点,求a的取值范围. |
(I)当a=-3时,f(x)=
x3-x2-3x+31 3
∴f'(x)=x2-2x-3.
令f'(x)=0,得x1=-1,x2=3┉┉┉┉┉┉┉┉(2分)
当x<-1或x>3时,f'(x)>0;当-1<x<3时,f'(x)<0;
∴在f(x)在区间(-∞,-1)和(3,+∞)上单调递增;
在区间(-1,3)上单调递减;┉┉┉┉┉(4分)
∴当x=-1时,f(x)取得极大值为f(-1)=
;当x=3时,f(x)取得极小值为f(3)=-6.┉┉(6分)14 3
(II)∵f'(x)=x2-2x+a,∴△=4-4a=4(1-a).┉┉┉┉┉┉┉┉(7分)
①若a≥1,则△≤0可得f'(x)≥0在R上恒成立,f(x)在R上单调递增;
此时函数的图象与轴有且只有一个交点,不合题意.┉┉┉┉┉┉(9分)
②若a<1,则△>0,
f'(x)=0有两个不相等的实根,不妨设为x1、x2且x1<x2
则x1+x2=2且x1x2=a
当x变化时,f'(x)、f(x)的取值情况如下表:
x | (-∞,x1) | x1 | (x1,x2) | x2 | (x2,+∞) |
f'(x) | + | 0 | - | 0 | + |
f(x) | ↗ | 极大值 | ↘ | 极小值 | ↗ |
∴f(x1)=
x13-x12+ax1-a=1 3
x13-x12+ax1+x12-2x11 3
=
x13+(a-2)x1=1 3
x1[x13+3(a-2)],┉┉┉┉┉┉┉┉(11分)1 3
同理可得f(x2)=
x2[x23+3(a-2)].1 3
∴f(x1)f(x2)=
x1x2[x13+3(a-2)][x23+3(a-2)]1 9
=
a(a2-3a+3),┉┉┉┉┉┉┉┉(13分)4 9
令f(x1)f(x2)<0,结合a2-3a+3>0得a<0
此时f(x)的图象与x轴有三个不同的交点.
综上所述,a的取值范围是(-∞,0)┉┉┉┉┉(14分)