问题 解答题
已知函数f(x)=
1
3
x3-
1
2
(a+2)x2+bx+1

(1)当b=2a时,求函数f(x)的极值?
(2)已知b>0,且函数f(x)在区间(0,2]上单调递增,试用b表示出a的取值范围.
答案

(1)当b=2a时,f(x)=

1
3
x3-
1
2
(a+2)x2+2ax+1,

所以f'(x)=x2-(a+2)x+2a=(x-2)(x-a).令f'(x)=0,得x=2,或x=a.

①若a<2,则当x∈(-∞,a)时,f'(x)>0;当x∈(a,2)时,f'(x)<0;当x∈(2,+∞)时,f'(x)>0.

所以f(x)在(-∞,a)上单调递增,在(a,2)上单调递减,在(2,+∞)上单调递增.此时当x=a时,f(x)有极大值f(a)=-

1
6
a3+a2+1;当x=2时,f(x)有极小值f(2)=2a-
1
3

②若a=2,则f'(x)=(x-2)2≥0,所以f(x)在(-∞,+∞)上单调递增,此时f(x)无极值.

③若a>2,则当x∈(-∞,2)时,f'(x)>0;当x∈(2,a)时,f'(x)<0;当x∈(a,+∞)时,f'(x)>0.

所以f(x)在(-∞,2)上单调递增,在(2,a)上单调递减,在(a,+∞)上单调递增.此时当x=2时,f(x)有极大值f(2)=2a-

1
3
;当x=a时,f(x)有极小值f(a)=-
1
6
a3+a2+1

(2)因为函数f(x)在区间(0,2]上单调递增,所以f'(x)=x2-(a+2)x+b≥0对x∈(0,2]恒成立,

a≤x+

b
x
-2对x∈(0,2]恒成立,所以a≤(x+
b
x
-2)min,x∈(0,2]

g(x)=x+

b
x
-2,x∈(0,2],则g′(x)=1-
b
x2
=
(x+
b
)(x-
b
)
x2
(b>0),

①若0<

b
<2,即0<b<4,则当x∈(0,
b
)
时,g'(x)<0;当x∈(
b
,2]
时,f'(x)>0.

所以g(x)在(0,

b
)上单调递减,在(
b
,2]
上单调递增.

所以当x=

b
时,g(x)有最小值g(
b
)=2
b
-2
,所以当0<b<4时,a≤2
b
-2

②若

b
≥2,即b≥4,则当x∈(0,2]时,g'(x)≤0,所以g(x)在(0,2]上单调递减,

所以当x=2时,g(x)有最小值g(2)=

b
2
,所以当b≥4时,a≤
b
2

综上所述,当0<b<4时,a≤2

b
-2;当b≥4时,a≤
b
2

计算题
选择题