问题 解答题
已知函数f(x)=ax3-
3
2
ax2
,函数g(x)=3(x-1)2
(1)当a>0时,求f(x)和g(x)的公共单调区间;
(2)当a>2时,求函数h(x)=f(x)-g(x)的极小值;
(3)讨论方程f(x)=g(x)的解的个数.
答案

(1)f′(x)=3ax2-3ax=3ax(x-1),a>0时,由f′(x)>0,得x<0或x>1,由f′(x)<0,得0<x<1,

所以f(x)的单调递增区间是(-∞,0),和(1,+∞),单调递减区间是(0,1).而函数g(x)的单调递增区间是(1,+∞),单调递减区间是(0,1).所以两个函数的公共单调递增区间是(1,+∞),公共单调递减区间是(0,1).

(2)h(x)=ax3-

3
2
ax2-3(x-1)2

h′(x)=3ax2-3(a+2)x+6=3a(x-

2
a
)(x-1),

令h′(x)=0,得x=

2
a
,或x=1,由于
2
a
<1,

易知x=1为h(x)的极小值点,

所以h(x)的极小值为h(1)=-

a
2

(3)由(2)h(x)=ax3-

3
2
ax2-3(x-1)2.h′(x)=3ax2-3(a+2)x+6=3a(x-
2
a
)(x-1),

①若a=0,则h(x)=-3(x-1)2.h(x)的图象与x轴只有一个交点,即方程f(x)=g(x)只有一个解.

②若a<0,则h(x)的极大值为h(1)=-

a
2
,h(x)的极小值为h(
2
a
)=-
4
a2
+
6
a
-3
<0,h(x)的图象与x轴有三个交点,即方程f(x)=g(x)有三个解.

③若0<a<2,则h(x)的极大值为h(1)=-

a
2
<0,h(x)的图象与x轴只有一个交点,即方程f(x)=g(x)只有一个解.

④若a=2,则h′(x)=6(x-1)2≥0,h(x)单调递增,h(x)的图象与x轴只有一个交点,即方程f(x)=g(x)只有一个解.

⑤若a>2,则由(2)知,h(x)的极大值为h(

2
a
)=-4(
1
a
-
3
4
)2-
3
4
<0,h(x)的图象与x轴只有一个交点,即方程f(x)=g(x)只有一个解.

综上所述,当a≥0,方程f(x)=g(x)只有一个解.若a<0,方程f(x)=g(x)有三个解.

单项选择题
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