设函数f(x)=-x(x-a)2,x∈R,其中a∈R.
(Ⅰ)当a≠0时,求函数f(x)的极大值和极小值;
(Ⅱ)当a>3时,是否存在实数k∈[-1,0],使不等式f(k-cosx)≥f(k2-cos2x)对任意的x∈R恒成立,若存在,求出k的值,若不存在,说明理由.
(Ⅰ)f(x)=-x(x-a)2=-x3+2ax2-a2x,所以f'(x)=-3x2+4ax-a2=-(3x-a)(x-a)..
令f'(x)=0,得x=a或x=.
①若a>0,当x变化时,f'(x)的正负如下表:
x | (-∞,) | | (,a) | a | (a,+∞) |
f'(x) | - | 0 | + | 0 | - |
因此,函数f(x)在x=
处取得极小值
f()=-a3;函数f(x)在x=a处取得极大值f(a),且f(a)=0.…(4分)
②若a<0,当x变化时,f'(x)的正负如下表:
x | (-∞,a) | a | (a,) | | (,+∞) |
f'(x) | - | 0 | + | 0 | - |
因此,函数f(x)在x=a处取得极小值f(a),且f(a)=0;函数f(x)在x=
处取得极大值f(
),且
f()=-a3.…(6分)
(Ⅱ)假设存在实数k∈[-1,0],使不等式f(k-cosx)≥f(k2-cos2x)对任意的x∈R恒成立,
由a>3,得>1,当k∈[-1,0]时,k-cosx≤1,k2-cos2x≤1.
由②知f(x)在(-∞,1]上是减函数,要使f(k-cosx)≥f(k2-cos2x)对任意的x∈R恒成立,
只要k-cosx≤k2-cos2x,即cos2x-cosx≤k2-k成立.
因为g(x)=cos2x-cosx=(cosx-)2-,所以g(x)的最大值为2.此时有k2-k≥2,解得k≥2或k≤-1.
因为k∈[-1,0],所以k=-1.
即存在k=-1.使得f(k-cosx)≥f(k2-cos2x)对任意的x∈R恒成立.