问题 解答题
已知函数f(x)=x3+3ax-1,a为实常数.
(1)a在什么范围内时,y=f(x)与y=3只有一个公共点?
(2)若ϕ(x)=|
f(x)+1
x2
|在[-2,0)∪(0,2]
上有最小值2,求a的值.
答案

(1)f′(x)=3x2+3a=3(x2+a).

①当a≥0时,f′(x)≥0,所以f(x)在R上单调增,此时y=f(x)与y=3只有一个公共点;

②当时,f′(x)=3(x+

-a
)(x-
-a
).由f'(x)=0,得x1=-
-a
x2=
-a

在x∈R上列表:

x(-∞,-
-a
-
-a
(-
-a
-a
-a
-a
,+∞)
f′(x)+00+
f(x)极大值极小值
因为y=f(x)与y=3只有一个公共点,所以f(x)极大值<3或f(x)极小值>3.

所以f(-

-a
)<3,或f(
-a
)>3,得-
34
<a<0

综上,a>-1,y=f(x)与y=3只有一个公共点.

(2)ϕ(x)=|

f(x)+1
x2
|=|
x3+3ax-1+1
x2
|=|x+
3a
x
|.

由∅(-x)=∅(x),可知∅(x)为偶函数,则原题即为∅(x)在(0,2]上有最小值2.

g(x)=x+

3a
x
(x∈(0,2]),则g′(x)=1-
3a
x2
=
x2-3a
x2

①a<0时,g′(x)>0,所以g(x)在(0,2]上单调增,所以g(x)∈(-∞,2+

3a
2
].

因为∅(x)在(0,2]上有最小值2,所以2+

3a
2
=-2,所以a=-
8
3

②a=0时,∅(x)=x,无最小值,不合题意.

③a>0时,∅(x)=g(x),g′(x)=

x2-3a
x2
=
(x+
3a
)(x-
3a
)
x2

(I)

3a
≥2,即a≥
4
3
时,g′(x)<0,所以g(x)在(0,2]上单调减,所以g(x)∈[2+
3a
2
,+∞)

此时∅(x)在(0,2]上的最小值为2+

3a
2
≠2,不合.

(II)

3a
<2,即0<a<
4
3
时,由g'(x)=0,得x=
3a

在x∈(0,2]上列表:

x(0,
3a
3a
3a
,2)
2
g′(x)0+
g(x)极小值2+
3a
2
φ(x)min=g(x)min=g(
3a
)=2
3a
=2,所以a=
1
3

综上,a的值为-

8
3
1
3

单项选择题 A1/A2型题
单项选择题