问题 解答题

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.

答案

(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=

a
3

①若a>0,当x变化时,f'(x)的正负如下表:

x(-∞,
a
3
a
3
a
3
,a)
a(a,+∞)
f'(x)-0+0-
因此,函数f(x)在x=
a
3
处取得极小值f(
a
3
)=-
4
27
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,
a
3
a
3
a
3
,+∞)
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=
a
3
处取得极大值f(
a
3
),且f(
a
3
)=-
4
27
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

a
3
>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-

1
2
2-
1
4
,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.

单项选择题
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