设a为实数,函数f(x)=x|x2-a|.(1)当a=1时,求函数f(x)在区间[-1,1]上的最大值和最小值;(2)求函数f(x)的单调区间.
(1)当a=1时,f(x)=x|x2-1|.
∵x∈[-1,1],∴f(x)=-x3+x,
则f′(x)=-3x2+1=-3(x-)(x+),
令f′(x)=0,得x=,x=-,
∵±∈[-1,1],
f(-1)=1-1=0,
f(-)=-(-)3-=-,
f()=()3-=,
f(1)=-1+1=0,
∴函数f(x)在x∈[-1,1]上的最小值为-,最大值为.
(2)(i)当a=0时,f(x)=x3,f(x)的单调增区间为(-∞,+∞).
(ii)当a<0时,f(x)=x3-ax,
∵f′(x)=3x2-a>0恒成立,
∴f(x)在(-∞,+∞)上单调递增,
∴f(x)的增区间为(-∞,+∞).
(iii)当a>0时,①当x≥或x≤-时,f(x)=x3-ax,
因为f′(x)=3x2-a=3(x+)(x-),->-,<,
所以,当x≤-或x≥时,f′(x)>0,
从而f(x)的单调增区间为(-∞,-)及(,+∞).
②当-<x<时,f(x)=-x3+ax,
f′(x)=-3x2+a=-3(x+)(x-),
令f′(x)=0,得x=,x=-,
列表,得
x | (-,-) | - | (-,) | | (,) |
f′(x) | - | 0 | + | 0 | - |
f(x) | ↓ | 极小值 | ↑ | 极大值 | ↓ |
∴f(x)的单调增区间为(
-,),f(x)的单调减区间为
(-,-),
(,).
综上所述,当a≤0时,函数f(x)的单调增区间为(-∞,+∞);
当a>0时,函数f(x)的单调增区间为(-∞,-),(,+∞)及(-,),
f(x)的单调减区间为(-,-),(,).