问题 解答题
已知函数f(x)=
1
3
ax3+ax2+4
,g(x)=2(x+2)2,h(x)=f(x)+g(x).
(Ⅰ)当a=1时,求f(x)与g(x)的公共单调区间;
(Ⅱ)若函数h(x)有极值,求实数a的何值范围;
(Ⅲ)当a<0时,讨论函数h(x)的零点个数.
答案

(Ⅰ)当a=1时,f'(x)=x2+2x=x(x+2)…(1分)

由f'(x)>0得x<-2或x>0,由f'(x)<0得-2<x<0,

∴f(x)的单调递增区间是(-∞,-2),(0,+∞),递减区间是(-2,0),…(3分)

又g(x)的对称轴为x=-2且开口向上,

∴g(x)的单调递增区间是(-2,+∞),递减区间是(-∞,-2),…(4分)

∴a=1时,f(x)与g(x)的公共单调递增区间是(0,+∞),无公共递减区间…(5分)

(Ⅱ)h(x)=f(x)+g(x)=

1
3
ax3+(a+2)x2+8x+12

∴h'(x)=ax2+2(a+2)x+8=(ax+4)(x+2)…(6分)

①当a=0时,h'(x)=2x2+8x+12=2(x+2)2+4在(-2,+∞)递增,

在(-∞,-2)递减,则h(x)有极小值,符合题设…(7分)

②当a≠0时,令h'(x)=0得,x1=-2,x2=-

4
a

若函数h(x)有极值,h'(x)=0两个相异实根,∴-2≠-

4
a
,得 a≠2

综上(1)(2)得,若函数h(x)有极值,实数a的何值范围是:{a/a≠2,a∈R}…(9分)

(Ⅲ)∵a<0,由h'(x)=(ax+4)(x+2)=0得x=-2或x=-

4
a

-

4
a
>-2

将x,h'(x),h(x)的变化情况列表如下:

x(-∞,-2)-2(-2,-
4
a
-
4
a
-
4
a
,+∞)
h'(x)-0+0-
h ( x )极小值极大值
h(x)极小值=h(-2)=
4
3
a+4
,h(x)极大值>h(0)=12>0…(11分)

(另设

1
a
=t,h(x)极大值=h(-4t)=
32
3
(t-
3
4
)2+6>0
,亦可)

4
3
a+4>0即-3<a<0时,在x充分大时,h(x)<0,∴h(x)零点个数为1;

4
3
a+4=0即a=-3时,h(x)零点个数为2;

4
3
a+4<0即a<-3时,h(x)零点个数为3;               …(13分)

综上所述,当-3<a<0时,h(x)零点个数为1;当a=-3时,h(x)零点个数为2;

当a<-3时,h(x)零点个数为3.…(14分)

单项选择题
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