已知函数f(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. |
(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)=
ax3+(a+2)x2+8x+121 3
∴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≠-
,得 a≠24 a
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
则-
>-24 a
将x,h'(x),h(x)的变化情况列表如下:
x | (-∞,-2) | -2 | (-2,-
| -
| (-
| ||||||
h'(x) | - | 0 | + | 0 | - | ||||||
h ( x ) | ↘ | 极小值 | ↗ | 极大值 | ↘ |
4 |
3 |
(另设
=t,h(x)极大值=h(-4t)=1 a
(t-32 3
)2+6>0,亦可)3 4
当
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
当
a+4=0即a=-3时,h(x)零点个数为2;4 3
当
a+4<0即a<-3时,h(x)零点个数为3; …(13分)4 3
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)