已知a为给定的正实数,m为实数,函数f(x)=ax3-3(m+a)x2+12mx+1.
(Ⅰ)若f(x)在(0,3)上无极值点,求m的值;
(Ⅱ)若存在x0∈(0,3),使得f(x0)是f(x)在[0,3]上的最值,求m的取值范围.
(Ⅰ)a;(Ⅱ)m≤或m≥
.
题目分析:(Ⅰ) 求原函数的导函数,则导函数恒大于等于0,即可得所求;(Ⅱ)由(Ⅰ)知导函数时等于0,则
为函数的极值,要使
有最值,再看导函数为0时的另外一个根
的范围,然后分情况讨论:①
时,显然
为最值;②
时,先求(0,3)上的极值,然后再与端点函数值比较满足题意求m;③
时,先求(0,3)上的极值,然后再与端点函数值比较满足题意求m,综合①②③可得m的取值范围.
试题解析:(Ⅰ)由题意得f′(x)=3ax2-6(m+a)x+12m=3(x-2)(ax-2m),
由于f(x)在(0,3)上无极值点,故=2,所以m=a. 5分
(Ⅱ)由于f′(x)=3(x-2)(ax-2m),故
(i)当≤0或
≥3,即m≤0或m≥
a时,
取x0=2即满足题意.此时m≤0或m≥a.
(ii)当0<<2,即0<m<a时,列表如下:
x | 0 | (0,![]() | ![]() | (![]() | 2 | (2,3) | 3 |
f′(x) | + | 0 | - | 0 | + | ||
f(x) | 1 | 单调递增 | 极大值 | 单调递减 | 极小值 | 单调递增 | 9m+1 |
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即-4a+12m+1≤1或+1≥9m+1,
即3m≤a或≥0,
即m≤或m≤0或m=
.此时0<m≤
.
(iii)当2<<3,即a<m<
时,列表如下:
x | 0 | (0,2) | 2 | (2,![]() | ![]() | (![]() | 3 |
f′(x) | + | 0 | - | 0 | + | ||
f(x) | 1 | 单调递增 | 极大值 | 单调递减 | 极小值 | 单调递增 | 9m+1 |
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即+1≤1或-4a+12m+1≥9m+1,
即≤0或3m≥4a,
即m=0或m≥3a或m≥.
此时≤m<
.
综上所述,实数m的取值范围是m≤或m≥
. 14分