问题 解答题
已知函数f(x)=
ax3+
1
2
x2-2x,x>0
xex,x≤0
在点A(1,f(1))处的切线l的斜率为零.
(Ⅰ)求a的值;
(Ⅱ)求f(x)的单调区间;
(Ⅲ)若对任意的x1,x2∈[m,m+3],不等式|f(x1)-f(x2)|≤
45
2
恒成立,这样的m是否存在?若存在,请求出m的取值范围;若不存在,请说明理由.
答案

(Ⅰ)由题意当x>0时,f'(x)=3ax2+x-2,且f'(1)=0,

∴3a+1-2=0,解得a=

1
3

(Ⅱ)由(Ⅰ)知,f(x)=

1
3
x3+
1
2
x2-2x,x>0
xex,x≤0
                                             

当x>0时,f'(x)=x2+x-2=(x+2)(x-1),

∴x∈[0,1)时,f'(x)<0;x∈(1,+∞)时f'(x)>0.                            

当x≤0时,f'(x)=xex+ex=(x+1)ex

∴x∈(-∞,-1)时f'(x)<0;x∈(-1,0)时f'(x)>0.                           

∴f(x)在(-1,0),(1,+∞)上单调递增;

在[0,1),(-∞,-1)上单调递减.                                                

(Ⅲ)由(Ⅱ)知,①当m>1时,f(x)在[m,m+3]上递增,

故fmax(x)=f(m+3),fmin(x)=f(m),

f(m+3)-f(m)=

1
3
(m+3)3+
1
2
(m+3)2-2(m+3)-(
1
3
m3+
1
2
m2-2m)

=(m+3)[

1
3
(m+3)2+
1
2
(m+3)-2]-
1
3
m3-
1
2
m2+2m

=3m2+12m+

15
2
=3(m+2)2-
9
2

∵m>1,∴3(m+2)2-

9
2
>27-
9
2
45
2

f(m+3)-f(m)>

45
2
,此时m不存在,

②当0<m≤1时,f(x)在[m,1]上递减,在[1,m+3]上递增,

fmin(x)=f(1)=-

7
6

|f(x1)-f(x2)|≤f(4)-f(1)=

64
3
+
7
6
=
45
2

∴0<m≤1时,符合题意.                                                          

③当m≤0时,m+3≤3,

fmax(x)<f(3)=

15
2
.0≤x<3时,f(x)≥f(1)=-
7
6

x<0时,f(-1)≤f(x)<0,即-

1
e
≤f(x)<0.

∴x1,x2∈[m,m+3]时,|f(x1)-f(x2)|<

15
2
-(-
7
6
)=
26
3
45
2

∴m≤0时,符合题意.                                                            

综上,存在m∈(-∞,1]使原不等式恒成立.

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