问题 解答题
设函数fn(x)=-xn+3ax+b(n∈N*,a,b∈R).
(1)若a=b=1,求f3(x)在[0,2]上的最大值和最小值;
(2)若对任意x1,x2∈[-1,1],都有|f3(x1)-f3(x2)|≤1,求a的取值范围;
(3)若|f4(x)|在[-1,1]上的最大值为
1
2
,求a,b的值.
答案

(1)由fn(x)=-xn+3ax+b,所以当a=b=1时,f3(x)=-x3+3x+1

f′3
(x)=-3x2+3=-3(x2-1).

在(0,1)内,

f′3
(x)>0,在(1,2)内,
f′3
(x)<0

所以在(0,1)内,f3(x)=-x3+3x+1为增函数,在(1,2)内f3(x)=-x3+3x+1为减函数.

则f3(x)的极大值为f3(1)=3,由f3(0)=1,f3(2)=-23+3×2+1=-1

所以函数f3(x)=-x3+3x+1在[0,2]上的最大值为f3(1)=3,最小值为f3(2)=-1;

(2)因为对任意x1,x2∈[-1,1],都有|f3(x1)-f3(x2)|≤1,

所以|f3(1)-f3(-1)|≤1,从而有|(-1+3a+b)-(1-3a+b)|=|6a-2|≤1,

所以

1
6
≤a≤
1
2

f′3
(x)=-3x2+3a=-3(x2-a),

[-1,-

a
],[
a
,1]内f3(x)0,

所以f3(x)在[-1,-

a
],[
a
,1]内为减函数,

f3(x)在[-

a
a
]内为增函数,

只需|f3(

a
)-f3(-
a
)|≤1,则|(-(
a
)3+3a
a
+b)-((
a
)3-3a
a
+b)|≤1

4a

a
≤1,解得:a≤
1
316

所以a的取值范围是

1
6
≤a≤
1
316

(3)f4(x)=-x4+3ax+b

由f4(x)在[-1,1]上的最大值为

1
2
,则|f4(x)|≤
1
2

所以-

1
2
f4(1)≤
1
2
,即-
1
2
≤-1+3a+b≤
1
2

-

1
2
f4(-1)≤
1
2
,即-
1
2
≤-1-3a+b≤
1
2

①+②得,

1
2
≤b≤
3
2
,又因为-
1
2
f4(0)≤
1
2
,所以-
1
2
≤b≤
1
2
,所以b=
1
2

b=

1
2
代入①得:0≤a≤
1
3

b=

1
2
代入②得:-
1
6
≤a≤0.

所以a=0.

综上知a,b的值分别为0,

1
2

多项选择题
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