问题 解答题

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.

答案

(1)当a=1时,f(x)=x|x2-1|.

∵x∈[-1,1],∴f(x)=-x3+x,

则f′(x)=-3x2+1=-3(x-

3
3
)(x+
3
3
),

令f′(x)=0,得x=

3
3
x=-
3
3

±

3
3
∈[-1,1],

f(-1)=1-1=0,

f(-

3
3
)=-(-
3
3
3-
3
3
=-
2
3
9

f(

3
3
)=(
3
3
)
3
-
3
3
=
2
3
9

f(1)=-1+1=0,

∴函数f(x)在x∈[-1,1]上的最小值为-

2
3
9
,最大值为
2
3
9

(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≥

a
x≤-
a
时,f(x)=x3-ax,

因为f′(x)=3x2-a=3(x+

a
3
)(x-
a
3
),-
a
3
>-
a
a
3
a

所以,当x≤-

a
x≥
a
时,f′(x)>0,

从而f(x)的单调增区间为(-∞,-

a
)及(
a
,+∞)

②当-

a
<x<
a
时,f(x)=-x3+ax,

f′(x)=-3x2+a=-3(x+

a
3
)(x-
a
3
),

令f′(x)=0,得x=

a
3
,x=-
a
3

列表,得

 x (-
a
,-
a
3
-
a
3
 

-

a
3
a
3
 
a
3
 (
a
3
a
 f′(x)-+-
 f(x) 极小值 极大值
∴f(x)的单调增区间为(-
a
3
a
3
),f(x)的单调减区间为(-
a
,-
a
3
)
(
a
3
a
)

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(-∞,-

a
),(
a
,+∞)及(-
a
3
a
3
)

f(x)的单调减区间为(-

a
,-
a
3
),(
a
3
a
).

填空题
单项选择题