问题 解答题

已知函数f(x)=ax3+x2-ax,其中a,x∈R.

( I)当a=1时,求函数f(x)的单调递减区间;

(Ⅱ)若函数f(x)在区间(1,2)上不是单调函数,求实数a的取值范围;

(Ⅲ)若x∈[0,3]时,函数f(x)在x=0处取得最小值,求实数a的取值范围.

答案

(Ⅰ)当a=1时,f(x)=x3+x2-x.f'(x)=3x2+2x-1,

由f'(x)<0,即3x2+2x-1<0,得-1<x<

1
3

即当a=1时,函数f(x)的单调递减区间为(-1,

1
3
).

(Ⅱ)由f'(x)=3ax2+2x-a.

要使函数f(x)在区间(1,2)上不是单调函数,

则方程f'(x)=0在区间(1,2)内有不重复的零点,

而△=4+12a2>0,由3ax2+2x-a=0,得a(3x2-1)=-2x

∵x∈(1,2),∴(3x2-1)≠0,∴a=-

2x
3x2-1

u=-

2x
3x2-1
(x∈(1,2)),则u=-
2
3x-
1
x

u=-

2x
3x2-1
在区间(1,2)上是单调递增函数,其值域为(-1,-
4
11
)

故a的取值范围是(-1,-

4
11
).

(Ⅲ)由题意可知,当x∈[0,3]时,f(x)≥f(0)=0恒成立,

即x∈[0,3]时,ax2+x-a≥0恒成立.

记h(x)=ax2+x-a

当a=0时,h(x)=x≥0在x∈[0,3]时恒成立,符合题意;

当a>0时,由于h(0)=-a<0,则不符合题意;

当a<0时,由于h(0)=-a>0,则只需h(3)=8a+3≥0,得a≥-

3
8

-

3
8
≤a<0.

综上,-

3
8
≤a≤0.

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