问题 解答题
已知函数f(x)=
a
x
+x+(a-1)lnx+15a
,F(x)=-2x3+3(a+2)x2+6x-6a-4a2,其中a<0且a≠-1.
(Ⅰ)当a=-2,求函数f(x)的单调递增区间;
(Ⅱ)若x=1时,函数F(x)有极值,求函数F(x)图象的对称中心坐标;
(Ⅲ)设函数g(x)=
F(x)-6x2+6(a-1)x•ex,x≤1
e•f(x),x>1
(e是自然对数的底数),是否存在a使g(x)在[a,-a]上为减函数,若存在,求实数a的范围;若不存在,请说明理由.
答案

(Ⅰ)当a=-2,f(x)=-

2
x
+x-3lnx-30(x>0)∴f′(x)=
2
x2
+1-
3
x
=
x2-3x+2
x2

设f'(x)>0,即x2-3x+2>0,

所以x<1,或x>2,

∴f(x)单调增区间是(0,1),(2,+∞);

(Ⅱ)∵F(x)=-2x3+3(a+2)x2+6x-6a-4a2,当x=1时,函数F(x)有极值,

∴F'(x)=-6x2+6(a+2)x+6,

且F'(1)=0,即a=-2,

∴F(x)=-2x3+6x-4,

又F(x)=-2x3+6x-4的图象可由F1(x)=-2x3+6x的图象向下平移4个单位长度得到,而F1(x)=-2x3+6x的图象关于(0,0)对称,

所以F(x)=-2x3+6x-4的图象的对称中心坐标为(0,-4);

(Ⅲ)假设存在a使g(x)在[a,-a]上为减函数,

设h1(x)=F(x)-6x2+6(a-1)x•exh2(x)=e•f(x)=e•(

a
x
+x+(a-1)lnx+15a),

h1(x)=(-2x3+3(a-2)x2+12ax-4a2)•ex

设m(x)=(-2x3+3(a-2)x2+12ax-4a2),

当g(x)在[a,-a]上为减函数,则h1(x)在[a,1]上为减函数,h2(x)在[1,-a]上为减函数,且h1(1)≥h2(1).

由(Ⅰ)知当a<-1时,f(x)的单调减区间是(1,-a),

由h1(1)≥h2(1)得:4a2+13a+3≤0,

解得:-3≤a≤-

1
4

当h1(x)在[a,1]上为减函数时,对于∀x∈[a,1],h'1(x)≤0即m(x)≤0恒成立,

因为m'(x)=-6(x+2)(x-a),

(1)当a<-2时,m(x)在[a,-2]上是增函数,在(-∞,a],[-2,+∞)是减函数,

所以m(x)在[a,1]上最大值为m(-2)=-4a2-12a-8,

故m(-2)=-4a2-12a-8≤0,

即a≤-2,或a≥-1,故a<-2;

(2)当a>-2时,m(x)在[-2,a]上是增函数,在(-∞,-2],[a,+∞)是减函数,

所以m(x)在[a,1]上最大值为m(a)=a2(a+2),

故m(a)=a2(a+2)≤0,则a≤-2与题设矛盾;

(3)当a=-2时,m(x)在[-2,1]上是减函数,

所以m(x)在[a,1]上最大值为m(-2)=-4a2-12a-8=0,

综上所述,符合条件的a满足[-3,-2].

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