问题 解答题

设f(x)是定义在[-1,1]上的奇函数,且当-1≤x≤0时,f(x)=2x3+5ax2+4a2x+b.

(Ⅰ)求函数f(x)的解析式;

(Ⅱ)当1<a≤3时,求函数f(x)在(0,1]上的最大值g(a);

(Ⅲ)如果对满足1<a≤3的一切实数a,函数f(x)在(0,1]上恒有f(x)≤0,求实数b的取值范围.

答案

(Ⅰ)当0<x≤1时,-1≤-x<0,则

f(x)=-f(-x)=2x3-5ax2+4a2x-b.

当x=0时,f(0)=-f(-0)∴f(0)=0;

∴f(x)=

2x3+5ax2+4a2x+b,(-1≤x<0)
2x3-5ax2+4a2x-b,(0<x≤1)
f(0)=0

(Ⅱ)当0<x≤1时,f′(x)=6x2-10ax+4a2=2(3x-2a)(x-a)=6(x-

2a
3
)(x-a).

①当

2
3
2a
3
<1,即1<a<
3
2
时,

当x∈(0,

2a
3
)时,f′(x)>0,当x∈(
2a
3
,1]时,f′(x)<0,

∴f(x)在(0,

2a
3
)单调递增,在(
2a
3
,1]上单调递减,

∴g(a)=f(

2a
3
)=
28
27
a3-b.

②当1≤

2a
3
≤2,即
3
2
≤a≤3时,f′(x)>0,

∴f(x)在(0,1]单调递增.

∴g(a)=f(1)=4a2-5a+2-b,

∴g(a)=

28
27
a3-b,(1<a<
3
2
)
4a2-5a+2-b,(
3
2
≤a≤3)

(Ⅲ)要使函数f(x)在(0,1]上恒有f(x)≤0,必须f(x)在(0,1]上的最大值g(a)≤0.

也即是对满足1<a≤3的实数a,g(a)的最大值要小于或等于0.

①当1<a≤

3
2
时,g′(a)=
28
9
a2>0,此时g(a)在(1,
3
2
)上是增函数,

则g(a)<

28
27
(
3
2
)
3
-b=
7
2
-b.∴
7
2
-b≤0,解得b≥
7
2

②当

3
2
≤a≤3时,g′(a)=8a-5>0,此时,g(a)在[
3
2
,3]上是增函数,g(a)的最大值是g(3)=23-b.

∴23-b≤0,解得b≥23.

由①、②得实数b的取值范围是b≥23.

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