问题 解答题

已知函数f(x)=x3-3ax2-3a2+a(a>0).

(1)求函数f(x)的单调区间;

(2)若曲线y=f(x)上有两点A(m,f(m))、B(n,f(n))处的切线都与y轴垂直,且函数y=f(x)在区间[m,n]上存在零点,求实数a的取值范围.

答案

(1)f′(x)=3x2-6ax=3x(x-2a).令f′(x)=0,得x1=0,x2=2a

列表如下:

x(-∞,0)0(0,2a)2a(2a,+∞)
f′(x)+0-0+
f(x)递增-3a2+a递减-4a3-3a2+a递增
由上表可知,函数f(x)的单调递增区间为(-∞,0),(2a,+∞);单调递减区间为(0,2a).

(2)由(1)可知,m=0,n=2a且在x=0,x=2a处分别取得极值.

f(0)=-3a2+a,f(2a)=-4a3-3a2+a.由已知得函数y=f(x)在区间[0,2a]上存在零点,

∴f(0)×f(2a)≤0即(-3a2+a)(-4a3-3a2+a)≤0

∴a2(3a-1)(4a-1)(a+1)≤0

∵a>0

∴(3a-1)(4a-1)≤0,解得

1
4
≤a≤
1
3
故实数a的取值范围是[
1
4
1
3
].

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