问题 解答题
已知函数f(x)=
1
3
x3-
1
2
ax2+
9
2
(a>0)

(1)当a=3时,求f(x)的单调递增区间;
(II)求证:曲线y=f(x)总有斜率为a的切线;
(III)若存在x∈[-1,2],使f(x)<0成立,求a的取值范围.
答案

(Ⅰ)当a=3时,

1
3
x3-
3
2
x2+
9
2

f′(x)=x2-3x,

令f′(x)=x2-3x>0解得x<0或x>3.

所以f(x)的单调递增区间(-∞,0),(3,+∞).

(II)f′(x)=x2-ax,

令f′(x)=x2-ax=a,即x2-ax-a=0,

因为a>0,

所以△=a2+4a>0恒成立,

所以方程x2-ax-a=0对任意正数a都有解,

所以曲线y=f(x)总有斜率为a的切线;

由(II)知,f′(x)=x2-ax,

令f′(x)=x2-ax=0得x1=0或x2=a,

因为a>0,所以当0<a<2时,x,f′(x),f(x)的变化情况如下表:

因为

25-3a
6
>0,
27-a3
6
>0,

所以,对应任意x∈[-1,2],f(x)>0,即此时不存在x∈[-1,2],使f(x)<0成立,

当a≥2时,x,f′(x),f(x)的变化情况如下表:

因为

25-3a
6
-
43-12a
6
=
3a-6
2
≥0,

所以函数f(x)在[-1,2]上的最小值是

43-12a
6

因为存在x∈[-1,2],使f(x)<0成立,

所以

43-12a
6
<0,

所以a

43
12

所以a 的取值范围为(

43
12
,+∞)

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