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.
(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 |
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;
(Ⅱ)当0<x≤1时,f′(x)=6x2-10ax+4a2=2(3x-2a)(x-a)=6(x-)(x-a).
①当<<1,即1<a<时,
当x∈(0,)时,f′(x)>0,当x∈(,1]时,f′(x)<0,
∴f(x)在(0,)单调递增,在(,1]上单调递减,
∴g(a)=f()=a3-b.
②当1≤≤2,即≤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)= | a3-b,(1<a<) | 4a2-5a+2-b,(≤a≤3) |
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(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≤时,g′(a)=a2>0,此时g(a)在(1,)上是增函数,
则g(a)<()3-b=-b.∴-b≤0,解得b≥;
②当≤a≤3时,g′(a)=8a-5>0,此时,g(a)在[,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.