问题 解答题

已知函数f(x)=x3-3ax(a∈R),函数g(x)=㏑x.

(1)当a=1时,求函数f(x)在区间[-2,2]上的最小值;

(2)若在区间[1,2]上f(x)的图象恒在g(x)的图象的上方(没有公共点),求实数a的取值范围;

(3)当a>0时,设h(x)=|f(x)|,x∈[-1,1].求h(x)的最大值F(a)的解析式.

答案

(1)∵f'(x)=3x2-3=0,∴x=±1

∵f(-2)=-2,f(2)=2,f(1)=-2

∴函数的最小值为f(x)min=-2

(2)∵在区间[1,2]上f(x)的图象恒在g(x)图象的上方

∴x3-3ax≥lnx在[1,2]上恒成立得 3a<x2-

lnx
x
在[1,2]上恒成立

设h(x)=x2-

lnx
x
h′(x)=2x-
1-lnx
x2
=
2x3+lnx-1
x2

∵2x3-1≥0,lnx≥0

∴h'(x)≥0

∴h(x)min=h(1)=1

a<

1
3

(3)因g(x)=|f(x)|=|x3-3ax|在[-1,1]上是偶函数,故只要求在[0,1]上的最大值

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)F(a)=f(1)=1-3a.

②当a>0时,f(x)=3x2-3a=3(x+

a
)(x-
a
),(ⅰ)当
a
≥1,即a≥1
g(x)=|f(x)|=-f(x),-f(x)在[0,1]上单调递增,此时F(a)=-f(1)=3a-1

(ⅱ)当 0<

a
<1,即0<a<1时,f(x)在[0,
a
]上单调递减
,在 [
a
,1]
单调递增;

1°当 f(1)=1-3a≤0,即

1
3
≤a<1时,g(x)=|f(x)|=-f(x),-f(x)在[0,
a
]上单调递增,在[
a
,1]上单调递减
F(a)=-f(
a
)=2a
a

2°当 f(1)=1-3a>0,即0<a<

1
3

(ⅰ)当 -f(

a
)≤f(1)=1-3a,即0<a≤
1
4
时,F(a)=f(1)=1-3a

(ⅱ)当 -f(

a
)>f(1)=1-3a,即
1
4
<a<
1
3
时,F(a)=-f(
a
)=2a
a
(1)-2

∴F(a)=

1-3a,0<a≤
1
4
2a
a
1
4
<a<1
3a-1,a≥1

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