问题 解答题
已知函数f(x)=
1
3
x3-mx2-x+
1
3
m
,其中m∈R.
(1)求函数y=f(x)的单调区间;
(2)若对任意的x1,x2∈[-1,1],都有|f′(x1)-f′(x2)|≤4,求实数m的取值范围;
(3)求函数f(x)的零点个数.
答案

(1)f´(x)=x2-2mx-1,

由f´(x)≥0,得x≤m-

m2+1
,或x≥m+
m2+1

故函数f(x)的单调增区间为(-∞,m-

m2+1
),(m+
m2+1
,+∞),减区间(m-
m2+1
,m+
m2+1
).

(2)“对任意的x1,x2∈[-1,1],都有|f′(x1)-f′(x2)|≤4”等价于“函数y=f´(x),x∈[-1,1]的最大值与最小值的差小于等于4”.

对于f´(x)=x2-2mx-1,对称轴x=m.

①当m<-1时,f´(x)的最大值为f´(1),最小值为f´(-1),由 f´(1)-f´(-1)≤4,即-4m≤4,解得m≥-1,舍去;                                  

②当-1≤m≤1时,f´(x)的最大值为f´(1)或f´(-1),最小值为f´(m),由 

f´(1)-f´(m)≤4
f´(-1)-f´(m)≤4
,即
m2-2m-3≤0
m2+2m-3≤0
,解得-1≤m≤1;     

③当m>1时,f´(x)的最大值为f´(-1),最小值为f´(1),由 f´(-1)-f´(1)≤4,即4m≤4,解得m≤1,舍去;

综上,实数m的取值范围是[-1,1].

(3)由f´(x)=0,得x2-2mx-1=0,

因为△=4m2+4>0,所以y=f(x)既有极大值也有极小值.

设f´(x0)=0,即x02-2mx0-1=0,

则f (x0)=

1
3
x03-mx02-x0+
1
3
m=-
1
3
mx02-
2
3
x0+
1
3
m=-
2
3
x0(m2+1),

由(1)知:极大值f(m-

m2+1
)=-
2
3
(m-
m2+1
)(m2+1)>0,

极小值f(m+

m2+1
)=-
2
3
(m+
m2+1
)(m2+1)<0,

故函数f(x)有三个零点.

单项选择题
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