问题 解答题

已知f(x)=x3-6ax2+9a2x(a∈R).

(Ⅰ)求函数f(x)的单调递减区间;

(Ⅱ)当a>0时,若对∀x∈[0,3]有f(x)≤4恒成立,求实数a的取值范围.

答案

(Ⅰ)f′(x)=3x2-12ax+9a2=3(x-a)(x-3a)<0

(1)当a=3a,即a=0时,f'(x)=3x2>0,不成立.

(2)当a>3a,即a<0时,单调减区间为(3a,a).

(3)当a<3a,即a>0时,单调减区间为(a,3a).

(Ⅱ)f'(x)=3x2-12ax+9a2=3(x-a)(x-3a),

f(x)在(0,a)上递增,在(a,3a)上递减,在(3a,+∞)上递增.

(1)当a≥3时,函数f(x)在[0,3]上递增,

所以函数f(x)在[0,3]上的最大值是f(3),

若对∀x∈[0,3]有f(x)≤4恒成立,需要有

f(3)≤4
a≥3
解得a∈φ.

(2)当1≤a<3时,有a<3≤3a,此时函数f(x)在[0,a]上递增,在[a,3]上递减,

所以函数f(x)在[0,3]上的最大值是f(a),

若对∀x∈[0,3]有f(x)≤4恒成立,需要有

f(a)≤4
1≤a<3
解得a=1.

(3)当a<1时,有3>3a,此时函数f(x)在[a,3a]上递减,在[3a,3]上递增,

所以函数f(x)在[0,3]上的最大值是f(a)或者是f(3).

由f(a)-f(3)=(a-3)2(4a-3),

0<a≤

3
4
时,f(a)≤f(3),

若对∀x∈[0,3]有f(x)≤4恒成立,需要有

f(3)≤4
0<a≤
3
4

解得a∈[1-

2
3
9
3
4
].

3
4
<a<1时,f(a)>f(3),

若对∀x∈[0,3]有f(x)≤4恒成立,需要有

f(a)≤4
3
4
<a<1
解得a∈(
3
4
,1)

综上所述,a∈[1-

2
3
9
,1].

单项选择题
不定项选择