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=-
(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).
当a=-
时,f'(x)=x(4x2-10x+4)=2x(2x-1)(x-2).10 3
令f'(x)=0,解得x1=0,x2=
,x3=2.1 2
当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:
所以f(x)在(0,
),(2,+∞)内是增函数,在(-∞,0),(1 2
,2)内是减函数.1 2
(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-
≤a≤8 3
.这时,f(0)=b是唯一极值.8 3
因此满足条件的a的取值范围是[-
,8 3
].8 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
,即f(1)≤1 f(-1)≤1
,在a∈[-2,2]上恒成立.b≤-2-a b≤-2+a
所以b≤-4,因此满足条件的b的取值范围是(-∞,-4].