(Ⅰ)当a=时,f(x)=x3-4x
∵曲线f(x)与直线有三个交点
∴x3-4x=-x+m有三个不同的根
∴x3-3x=m有三个不同的根,
令g(x)=x3-3x,g'(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1)
∴g(x)在(-1,1)上递减,(1,+∞),(-∞,-1)上递增g(-1)极大值=2,g(1)极小值=-2
∴当-2<m<2时,曲线f(x)与直线有三个交点
(Ⅱ)(i)f(x)=3x2-3a∈[-3a,+∞],
∵对任意m∈R,直线x+y+m=0都不与y=(x)相切,
∴-1不属于[-3a,+∞],-1<-3a,实数a的取值范围是a<;
(ii)存在,证明方法1:问题等价于当x∈[-1,1]时,|f(x)|max≥,
设g(x)=|f(x)|,则g(x)在x∈[-1,1]上是偶函数,
故只要证明当x∈[0,1]时,|f(x)|max≥,
①当a≤0时,f′(x)≥0,f(x)在[0,1]上单调递增,且f(0)=0,g(x)=f(x)
g(x)max=f(1)=1-3a>1>;
②当0<a<时f′(x)=3x2-3a=3(x+)(x-),
列表:
x | (-∞,-) | - | (-,) | | (,+∞) |
f′(x) | + | 0 | - | 0 | + |
f(x) | ↑ | 极大值2a | ↓ | 极小值 -2a | ↑ |
f(x)在(0,
)上递减,在(
,1)上递增,
注意到f(0)=f()=0,且<<1,
∴x∈(0,)时,g(x)=-f(x),x∈(,1)时,g(x)=f(x),
∴g(x)max=max{f(1),-f()},
由f(1)=1-3a≥及0<a<,解得0<a≤,此时-f()≤f(1)成立.
∴g(x)max=f(1)=1-3a≥.
由-f()=2a≥及0<a<,解得≤a<,此时-f()≥f(1)成立.
∴g(x)max=-f()=2a≥.
∴在x∈[-1,1]上至少存在一个x0,使得|f(x0)|≥成立.
(II)存在,证明方法2:反证法
假设在x∈[-1,1]上不存在x0,使得使得|f(x0)|≥成立.
,即任意|f(x0)|<,x∈[-1,1],设g(x)=|f(x)|
,则g(x)在x∈[-1,1],上是偶函数,
∴x∈[0,1]时,|f(x)|max<
①当a≤0时,f′(x)≥0,f(x)在[0,1]上单调递增,且f(0)=0,g(x)=f(x)
g(x)max=f(1)=1-3a<,a>与a≤0矛盾;
②当0<a<,f′(x)=3x2-3a=3(x+)(x-),可知f(x)在(0,)上递减,在(,1)上递增,
注意到f(0)=f()=0,且<<1
∴x∈(0,)时,g(x)=-f(x),x∈(,1)时,g(x)=f(x),
∴g(x)max=max{f(1),-f()}
注意到0<a<,由:
,矛盾;,矛盾;
∴x∈[-1,1],|f(x)0|<与a<矛盾,
∴假设不成立,原命题成立.