问题 解答题

已知函数f(x)=-x3+ax2-4,a∈R.

(I)当a=3时,求f(x)在区间[-1,1]上的最大值和最小值;

(II )若存在x0∈(0,+∞),使得f(x0)>0,求a的取值范围.

答案

(Ⅰ)当a=3时,f(x)=-x3+3x2-4,f¢(x)=-3x2+6x=-3x(x-2).

当x变化时,f¢(x)、f(x)在区间的变化如下表:

x-1(-1,0)0(0,1)1
f¢(x)-0+
f(x)0极小值-4-2
所以f(x)在区间上的最大值为f(-1)=0,最小值为f(0)=-4.(5分)

(Ⅱ)f¢(x)=-3x2+2ax=-3x(x-

2a
3
).

若a≤0,则当x∈(0,+∞)时,f¢(x)<0,此时f(x)单调递减,而f(x)<f(0)=-4,不存在使题设成立的x0

若a>0,则当x∈(0,

2a
3
)时,f¢(x)>0,此时f(x)单调递增;当x∈(
2a
3
,+∞)时,f¢(x)<0,此时f(x)单调递减.f(x)在(0,+∞)的最大值为f(
2a
3
)=
4a3
27
-4.所以题设的x0存在当且仅当

4a3
27
-4>0,解得a>3.

综上,使题设成立的a的取值范围是(3,+∞).

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