已知函数f(x)=ln(ax+1)+x3-x2-ax. (Ⅰ)若x=
(Ⅱ)若y=f(x)在[1,+∞)上为增函数,求实数a的取值范围; (Ⅲ)若a=-1使,方程f(1-x)-(1-x)3=
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(I)f′(x)=
+3x2-2x-a=a ax+1 x[3ax2+(3-2a)x-(a2+2)] ax+1
∵x=
为f(x)的极值点,∴f′(2 3
)=0,2 3
∴3a(
)2+2 3
(3-2a)-(a2+2)=0且2 3
a+1≠0,解得a=02 3
又当a=0时,f'(x)=x(3x-2),从而x=
为f(x)的极值点成立.2 3
(II)因为f(x)在[1,+∞)上为增函数,
所以
≥0在[1,+∞)上恒成立.(6分)x[3ax2+(3-2a)x-(a2+2)] ax+1
若a=0,则f'(x)=x(3x-2),此时f(x)在[1,+∞)上为增函数成立,故a=0符合题意
若a≠0,由ax+1>0对x>1恒成立知a>0.
所以3ax2+(3-2a)x-(a2+2)≥0对x∈[1,+∞)上恒成立.
令g(x)=3ax2+(3-2a)x-(a2+2),其对称轴为x=
-1 3
,1 2a
因为a>0,所以
-1 3
<1 2a
,从而g(x)在[1,+∞)上为增函数.1 3
所以只要g(1)≥0即可,即-a2+a+1≥0成立
解得
≤a≤1- 5 2 1+ 5 2
又因为a>0,所以0<a≤
.(10分)1+ 5 2
综上可得0≤a≤
即为所求1+ 5 2
(III)若a=-1时,方程f(1-x)-(1-x)3=b x
可得lnx-(1-x)2+(1-x)=b x
即b=xlnx-x(1-x)2+x(1-x)=xlnx+x2-x3在x>0上有解
即求函数g(x)=xlnx+x2-x3的值域.
法一:b=x(lnx+x-x2)令h(x)=lnx+x-x2
由h′(x)=
+1-2x=1 x
∵x>0∴当0<x<1时,h'(x)>0,(2x+1)(1-x) x
从而h(x)在(0,1)上为增函数;
当x>1时,h'(x)<0,从而h(x)在(1,+∞)上为减函数.
∴h(x)≤h(1)=0,而h(x)可以无穷小.∴b的取值范围为(-∞,0](15分)
法二:g'(x)=lnx+1+2x-3x2g″(x)=
+2-6x=-1 x
x6x2-2x-1
当0<x<
时,g″(x)>0,所以g′(x)在0<x<1+ 7 6
上递增;1+ 7 6
当x>
时,g″(x)<0,所以g′(x)在c>1+ 7 6
上递减;1+ 7 6
又g'(1)=0,∴令g′(x0)=0,0<x0<
∴当0<x<x0时,g'(x)<0,1+ 7 6
所以g(x)在0<x<x0上递减;当x0<x<1时,g'(x)>0,
所以g(x)在x0<x<1上递增;当x>0时,g(x)<0,所以g(x)在x>1上递减;
又当x→+∞时,g(x)→-∞,g(x)=xlnx+x2-x3=x(lnx+x-x2)≤x(lnx+
)1 4
当x→0时,lnx+
<0,则g(x)<0,且g(1)=0所以b的取值范围为(-∞,0]1 4