问题 解答题
已知函数f(x)=
1
3
x3-x2+ax-a(a∈R).
(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.
答案

(I)当a=-3时,f(x)=

1
3
x3-x2-3x+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)=

14
3
;当x=3时,f(x)取得极小值为f(3)=-6.┉┉(6分)

(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(-∞,x1x1(x1,x2x2(x2,+∞)
f'(x)+0-0+
f(x)极大值极小值
∵x12-2x1+a=0,可得a=-x12+2x,

∴f(x1)=

1
3
x13-x12+ax1-a=
1
3
x13-x12+ax1+x12-2x1

=

1
3
x13+(a-2)x1=
1
3
x1[x13+3(a-2)],┉┉┉┉┉┉┉┉(11分)

同理可得f(x2)=

1
3
x2[x23+3(a-2)].

∴f(x1)f(x2)=

1
9
x1x2[x13+3(a-2)][x23+3(a-2)]

=

4
9
a(a2-3a+3),┉┉┉┉┉┉┉┉(13分)

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)

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