问题 解答题
已知函数f(x)=
1
3
x3+x2+ax+1
,x∈R,a是常数.
(1)当a=-8时,求f(x)的单调区间;
(2)证明,∀a∈(-24,-10),函数f(x)在区间[-4,4]上有且仅有一个零点.
答案

(1)a=-8时,f(x)=

1
3
x3+x2-8x+1,x∈R,∴f′(x)=x2+2x-8,

令f′(x)=0,得x1=-4,x2=2,

当x<-4时,f′(x)>0;当-4<x<2时,f′(x)<0;当x>2时,f′(x)>0,

∴f(x)的单调递减区间为[-4,2],单调递增区间为(-∞,-4)和(2,+∞);

(2)(方法一)∀a∈(-24,-10),f(-4)=-

13
3
-4a>-
13
3
+40>0,f(4)=
115
3
+4a<
115
3
-40<0

因为y=f(x)在区间[-4,4]上是连续不断的曲线,且f(-4)•f(4)<0,

所以f(x)在区间[-4,4]上有零点;

解f′(x)=x2+2x+a=0(a∈(-24,-10))得x1=-1-

1-a
<-4(舍去),x2=-1+
1-a
∈(-4,4)

-4<x<-1+

1-a
时,f′(x)<0;

-1+

1-a
<x<4时,f′(x)>0;

因为f(4)<0,所以∀x∈[-1+

1-a
,4],f(x)<0,f(x)在区间[-1+
1-a
,4]
上无零点;

f(-4)•f(-1+

1-a
)<0,f(x)在[-4,-1+
1-a
]
上单调递减,

所以f(x)在区间[-4,-1+

1-a
]上有且只有一个零点,从而在区间[-4,4]上有且只有一个零点.

(方法二)f′(x)=x2+2x+a,解f′(x)=x2+2x+a=0得x1=-1-

1-a
<-4(舍去),x2=-1+
1-a
∈(-4,4)

-4<x<-1+

1-a
时,f′(x)<0;

-1+

1-a
<x<4时,f′(x)>0;

因为f(4)=

115
3
+4a<
115
3
-40<0,

所以∀x∈[-1+

1-a
,4],f(x)<0,f(x)在区间[-1+
1-a
,4]
上无零点.

因为f(0)=1>0,f(0)f(-1+

1-a
)<0,所以f(x)在区间[0,-1+
1-a
]
上有零点.

因为f(x)在[-4,-1+

1-a
]上单调递减,

所以f(x)在区间[-4,-1+

1-a
]上有且只有一个零点,从而在区间[-4,4]上有且只有一个零点.

单项选择题
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