问题 解答题

设函数f(x)=x3+ax2-a2x+m(a≥0).

(Ⅰ)求函数f(x)的单调区间;

(Ⅱ)若函数f(x)在x∈[-1,1]内没有极值点,求a的取值范围;

(Ⅲ)若对任意的a∈[3,6),不等式f(x)≤1在x∈[-2,2]上恒成立,求m的取值范围.

答案

(Ⅰ)∵f'(x)=3x2+2ax-a2=3(x-

a
3
)(x+a)

当a=0时f′(x)≥0

∴函数f(x)的单调递增区间为(-∞,+∞)

当a>0时

由f′(x)>0得x<-a或x>

a
3

由f′(x)<0得-a<x<

a
3

∴函数f(x)的单调递增区间为(-∞,-a),(

a
3
,+∞),

单调递减区间为(-a,

a
3
)

(Ⅱ)当a=0时由(1)知函数f(x)在[-1,1]上单调递增,

则f(x)在[-1,1]上没有极值点;

当a>0时∵f′(x)=3x2+2ax-a2=3(x-

a
3
)(x+a)

由(1)知f(x)在(-∞,-a),(

a
3
,+∞)上单调递增,

(-a,

a
3
)上单调递减;则要f(x)在[-1,1]上没有极值点,

则只需f′(x)=0在(-1,1)上没有实根.∴

f′(-1)≤0
f′(1)≤0
,解得a≥3

综上述可知:a的取值范围为[3,+∞)∪{0}

(Ⅲ)∵a∈[3,6),

a
3
∈[1,2),-a≤-3

又x∈[-2,2]

由(1)的单调性质知f(x)max=max{f(-2),f(2)}

而f(2)-f(-2)=16-4a2<0

∴f(x)max=f(-2)=-8+4a+2a2+m

∵f(x)≤1在[-2,2]上恒成立

∴f(x)max≤1即-8+4a+2a2+m≤1

即m≤9-4a-2a2在a∈[3,6]上恒成立,

∵9-4a-2a2的最小值为-87

∴m≤-87

故答案为(Ⅰ)当a=0时f′(x)≥0,

函数f(x)的单调递增区间为(-∞,+∞),

当a>0时函数f(x)的单调递增区间为(-∞,-a),(

a
3
,+∞),

单调递减区间为(-a,

a
3
),

(Ⅱ)a的取值范围为:[3,+∞)∪{0},

(Ⅲ)m的取值范围为:m≤-87.

单项选择题
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