问题 解答题

已知函数f(x)=x3-3ax(a∈R),g(x)=lnx.

(1)当a=1时,求y=g(x)-f(x)在x=1处的切线方程;

(2)若在区间[1,2]上f(x)的图象恒在g(x)图象的上方,求a的取值范围;

(3)设h(x)=|f(x)|,x∈[-1,1],求h(x)的最大值F(a)的解析式.

答案

(1)当a=1时,y=g(x)-f(x)=lnx-x3+3x,

当x=1时,y=ln1-13+3×1=2.

y=

1
x
-3x2+3,y|x=1=1.

所以切线方程为y-2=x-1,即x-y+1=0;

(2)∵在区间[1,2]上f(x)的图象恒在g(x)图象的上方,

∴x3-3ax≥lnx在[1,2]上恒成立,得3a≤x2-

lnx
x
在[1,2]上恒成立.

设g(x)=x2-

lnx
x
,则g(x)=2x-
1-lnx
x2
=
2x3+lnx-1
x2

∵2x3-1≥0,lnx≥0,∴g(x)≥0,∴g(x)min=g(1)=1,

a≤

1
3

(3)因h(x)=|f(x)|=|x3-3ax|在[-1,1]上是偶函数,故只要求在[0,1]上的最大值.

①当a≤0时,f′(x)≥0,f(x)在[0,1]上单调递增且f(0)=0,

∴h(x)=f(x),F(a)=f(1)=1-3a.

②当a>0时,f(x)=3x2-3a=3(x+

a
)(x-
a
),

(ⅰ)当

a
≥1,即a≥1时,h(x)=|f(x)|=-f(x),

-f(x)在[0,1]上单调递增,此时F(a)=-f(1)=3a-1

(ⅱ)当0<

a
<1,即0<a<1时,f(x)在[0,
a
]上单调递减,在[
a
,1]
单调递增;

1°当f(1)=1-3a≤0,即

1
3
≤a<1时,

h(x)=|f(x)|=-f(x),-f(x)在[0,

a
]上单调递增,在[
a
,1]
单调递减,F(a)=-f(
a
)=2a
a

2°当f(1)=1-3a>0,即0<a<

1
3
时,

(ⅰ)当-f(

a
)≤f(1)=1-3a,即0<a
1
4
时,F(a)=f(1)=1-3a.

(ⅱ)当-f(

a
)>f(1)=1-3a,即
1
4
<a<
1
3
时,F(a)=-f(
a
)=2a
a

综上  F(x)=

1-3a,(a≤
1
4
)
2a
a
,(
1
4
<a<1)
3a-1,(a≥1)

单项选择题
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