问题 解答题
设函数f(x)=-x3+3mx+1+m(m∈R),且f(x)+f(-x)=4对任意x∈R恒成立.
(I)求m的值;
(II)求函数f(x)在[-1,3]上的最大值;
(III)设实数a,b,c∈[0,+∞)且a+b+c=3,证明:
1
(1+a)2
+
1
(1+b)2
+
1
(1+c)2
3
4
答案

(Ⅰ)∵对任意x∈R都有f(x)+f(-x)=4对任意x∈R恒成立,

∴f(0)=2,即m=1…(2分)

(Ⅱ)∵m=1,故f(x)=-x3+3x+2,

∴f′(x)=-3x2+3,令-3x2+3=0得:x1=-1,x2=1…(5分)

若-1<x<1,f′(x)>0,若x>1,f′(x)<0,当x=1或x=-1,f′(x)=0,

∴f(x)=-x3+3x+2在(-1,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减;

∴f(x)极大值=f(1)=4,

又f(-1)=1-3+2=0,

f(3)=-27+9+2=-16.

∴函数f(x)在[-1,3]上的最大值为4;…(8分)

(Ⅲ)由(Ⅰ)得m=1,∴f(x)=-x3+3x+2=(1+x)2(2-x),…(10分)

由(Ⅱ)知,当x∈[0,3]时,(1+x)2(2-x)≤4,

1
(1+x)2
1
4
(2-x)…(12分)

当a,b,c∈[0,+∞)且a+b+c=3时,0≤a≤3,0≤b≤3,0≤c≤3,

1
(1+a)2
1
4
(2-a),
1
(1+b)2
1
4
(2-b)
1
(1+c)2
1
4
(2-c)

1
(1+a)2
+
1
(1+b)2
+
1
(1+c)2
1
4
(2-a)
+
1
4
(2-b)
+
1
4
(2-c)
=
1
4
[6-(a+b+c)]=
3
4
…(14分)

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