问题 解答题
已知函数f(x)=x4+ax3+2x2+b(x∈R),其中a,b∈R.
(Ⅰ)当a=-
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时,讨论函数f(x)的单调性;
(Ⅱ)若函数f(x)仅在x=0处有极值,求a的取值范围;
(Ⅲ)若对于任意的a∈[-2,2],不等式f(x)≤1在[-1,1]上恒成立,求b的取值范围.
答案

(Ⅰ)f'(x)=4x3+3ax2+4x=x(4x2+3ax+4).

a=-

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时,f'(x)=x(4x2-10x+4)=2x(2x-1)(x-2).

令f'(x)=0,解得x1=0,x2=

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,x3=2.

当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:

所以f(x)在(0,

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2
),(2,+∞)内是增函数,在(-∞,0),(
1
2
,2)
内是减函数.

(Ⅱ)f'(x)=x(4x2+3ax+4),显然x=0不是方程4x2+3ax+4=0的根.

为使f(x)仅在x=0处有极值,必须4x2+3ax+4≥0成立,即有△=9a2-64≤0.

解些不等式,得-

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≤a≤
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3
.这时,f(0)=b是唯一极值.

因此满足条件的a的取值范围是[-

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3
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3
].

(Ⅲ)由条件a∈[-2,2],可知△=9a2-64<0,从而4x2+3ax+4>0恒成立.

当x<0时,f'(x)<0;当x>0时,f'(x)>0.

因此函数f(x)在[-1,1]上的最大值是f(1)与f(-1)两者中的较大者.

为使对任意的a∈[-2,2],不等式f(x)≤1在[-1,1]上恒成立,

当且仅当

f(1)≤1
f(-1)≤1
,即
b≤-2-a
b≤-2+a
,在a∈[-2,2]上恒成立.

所以b≤-4,因此满足条件的b的取值范围是(-∞,-4].

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