问题 解答题

已知函数f(x)=4x3+3tx2-6t2x+t-1,x∈R,其中t∈R.

(Ⅰ)当t=1时,求曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程;

(Ⅱ)当t≠0时,求f(x)的单调区间;

(Ⅲ)证明:对任意的t∈(0,+∞),f(x)在区间(0,1)内均存在零点.

答案

(I)当t=1时,f(x)=4x3+3x2-6x,f(0)=0

f'(x)=12x2+6x-6,f'(0)=-6,所以曲线y=f(x)在点(0,f(0))处的切线方程为y=-6x.

(II)f'(x)=12x2+6tx-6t2,f'(0)=0,解得x=-t或x=

t
2

∵t≠0,以下分两种情况讨论:

(1)若t<0,则

t
2
<-t,∴f(x)的单调增区间是(-∞,
t
2
),(-t,+∞);f(x)的单调减区间是(
t
2
,-t)

(2)若t>0,则

t
2
>-t,∴f(x)的单调增区间是(-∞,-t),(
t
2
,+∞);f(x)的单调减区间是(-t,
t
2

(III)证明:由(II)可知,当t>0时,f(x)在(0,

t
2
)内单调递减,在(
t
2
,+∞)内单调递增,以下分两种情况讨论:

(1)当

t
2
≥1,即t≥2时,f(x)在(0,1)内单调递减.

f(0)=t-1>0,f(1)=-6t2+4t+3≤-13<0

所以对于任意t∈[2,+∞),f(x)在区间(0,1)内均存在零点.

(2)当0<

t
2
<1,即0<t<2时,f(x)在(0,
t
2
)内单调递减,在(
t
2
,1)内单调递增

若t∈(0,1],f(

t
2
)=-
7
4
t3
+t-1≤-
7
4
t3
<0,

f(1)=)=-6t2+4t+3≥-2t+3>0

所以f(x)在(

t
2
,1)内存在零点.

若t∈(1,2),f(

t
2
)=-
7
4
t3
+t-1<-
7
4
t3
+1<0,

f(0)=t-1>0∴f(x)在(0,

t
2
)内存在零点.

所以,对任意t∈(0,2),f(x)在区间(0,1)内均存在零点.

综上,对于任意t∈(0,+∞),f(x)在区间(0,1)内均存在零点.

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