问题 解答题

已知函数f(x)=x3-3ax(a∈R)

(1)当a=1时,求f(x)的极小值;

(2)若直线x+y+m=0对任意的m∈R都不是曲线y=f(x)的切线,求a的取值范围;

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

答案

(1)∵当a=1时,f′(x)=3x2-3,令f′(x)=0,得x=-1或x=1,当f′(x)<0,即x∈(-1,1)时,f(x)为减函数;当f′(x)>0,即x∈(-∞,-1],或x∈[1,+∞)时,f(x)为增函数.∴f(x)在(-1,1)上单调递减,在(-∞,-1],[1,+∞)上单调递增∴f(x)的极小值是f(1)=-2

(2)∵f′(x)=3x2-3a≥-3a,∴要使直线x+y+m=0对任意的m∈R都不是曲线y=f(x)的切线,当且仅当-1<-3a时成立,∴a<

1
3

(3)因g(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,∴g(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,g(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,当f′(x)>0,即x>
a
或x<-
a
时,f(x)单调递增;当f′(x)<0,即-
a
<x<
a
时,f(x)单调递减.所以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,g(x)=|f(x)|=-f(x),-f(x)在[0,
a
]上单调递增,在[
a
,1]上单调递减
F(a)=-f(
a
)=2a
a

2°当f(1)=1-3a>0,即0<a<

1
3

(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

综上所述F(x)=

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

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