问题 解答题
已知定义在R上的函数f(x)=
1
3
x3-
3a+1
2
x2+2a(a+1)x
,其中a≠1.
(Ⅰ)当a=2时,判断f(x)的单调性并求f(x)的极值点;
(Ⅱ)若y=f(x)的图象与x轴恰有三个不同的交点,求实数a的取值范围.
答案

(Ⅰ)对f(x)求导得:f′(x)=x2-(3a+1)x+2a(a+1),

代入a=2有f′(x)=(x-3)(x-4);

令f′(x)>0得x∈(-∞,3)∪(4,+∞);又令f′(x)<0,得到:x∈(3,4),

于是:f(x)在(-∞,3),(4,+∞)上单调递增;f(x)在(3,4)上单调递减.

当x=3时,f(x)有极大值,当x=4时,f(x)有极小值,所以x=3是极大值点,x=4是极小值点.

(Ⅱ)由(Ⅰ)知:f′(x)=(x-2a)[x-(a+1)],

(1)当a<1时,有:2a<a+1;令f′(x)>0得:x∈(-∞,2a)∪(a+1,+∞);

再令f′(x)<0得:x∈(2a,a+1),故f(x)在(-∞,2a),(a+1,+∞)上单调递增,

在(2a,a+1)上单调递减;此时可知:f(2a)为f(x)的极大值,f(a+1)为f(x)的极小值;

欲使y=f(x)的图象与x轴恰有三个交点,则必有:

f(2a)>0
f(a+1)<0

即是:

2a3
3
+2a2>0
(a+1)2(5a-1)
6
<0
,解得:a∈(-3,-1)∪(-1,0)∪(0,
1
5
).

(2)当a>1时,有:2a>a+1;令f′(x)>0得:x∈(-∞,a+1)∪(2a,+∞);

再令f′(x)<0得:x∈(a+1,2a),故f(x)在(-∞,a+1),(2a,+∞)上单调递增,

在(a+1,2a)上单调递减;此时可知:f(a+1)为f(x)的极大值,f(2a)为f(x)的极小值;

欲使y=f(x)的图象与x轴恰有三个交点,则必有:

f(2a)<0
f(a+1)>0

即是:

2a3
3
+2a2<0
(a+1)2(5a-1)
6
>0
⇒a∈∅,

   综上可知:a∈(-3,-1)∪(-1,0)∪(0,

1
5
).

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