问题 解答题
已知函数f(x)=4x+ax2-
2
3
x3(x∈R)

(1)若a=1,求函数f(x)的单调区间;
(2)若函数f(x)在区间[-1,1]上单调递增,求实数a的取值组成的集合A;
(3)设关于x的方程f(x)=2x+
1
3
x3
的两个非零实根为x1,x2,试问是否存在实数m,使得不等式m2+tm+1≥|x1-x2|对任意a∈A及t∈[-1,1]恒成立?若存在,求出m的取值范围;若不存在,请说明理由.
答案

(1)f(x)=4x+x2-

2
3
x3

f'(x)=4+2x-2x2=-2(x2-x-2)=-2(x+1)(x-2),

由f'(x)>0⇒-1<x<2,

∴f(x)的单调增区间为(-1,2).

由f'(x)<0⇒x<-1,x>2,

∴f(x)的单调减区间为(-∞,-1),(2,+∞).…(4分)

(2)f'(x)=4+2ax-2x2

因f(x)在区间[-1,1]上单调递增,

所以f'(x)≥0恒成立.…(6分)

f′(-1)≥0
f′(1)≥0
⇒-1≤a≤1.

A=[-1,1]…(9分).

(3)f(x)=2x+

1
3
x3⇒4x+ax2-
2
3
x3=2x+
1
3
x3

2x+ax2-x3=0⇒x(x2-ax-2)=0

x1+x2=a
x1x2=-2
⇒|x1-x2|=
(x1+x2)2-4x1x2
=
a2+8

∴|x1-x2|max=3,…(11分)

⇒只需m2+tm+1≥3对t∈[-1,1]恒成立,

令g(t)=m2+tm-2,

即g(t)=m2+tm-2≥0,对t∈[-1,1]恒成立,…(13分)

g(-1)≥0
g(1)≥0
⇒m≤-2或m≥2

所以存在m∈(-∞,-2]∪[2,+∞)…(14分)

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