问题 解答题
已知f(x)=4x+ax2-
2
3
x3(x∈R)
在区间[-1,1]上是增函数.
(Ⅰ)求实数a的值组成的集合A;
(Ⅱ)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m的取值范围;若不存在,请说明理由.
答案

(Ⅰ)f'(x)=4+2ax-2x2,∵f(x)在[-1,1]上是增函数,

∴f'(x)≥0对x∈[-1,1]恒成立,

即x2-ax-2≤0对x∈[-1,1]恒成立.①

设φ(x)=x2-ax-2,

①⇔

φ(1)=1-a-2≤0
φ(-1)=1+a-2≤0
⇔-1≤a≤1,

∵对x∈[-1,1],只有当a=1时,f'(-1)=0以及当a=-1时,f'(1)=0

∴A={a|-1≤a≤1}.

(Ⅱ)由4x+ax2-

2
3
x3=2x+
1
3
x3,得x=0,或x2-ax-2=0,

∵△=a2+8>0

∴x1,x2是方程x2-ax-2=0的两非零实根,x1+x2=a,x1x2=-2,

从而|x1-x2|=

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

∵-1≤a≤1,∴|x1-x2|=

a2+8
≤3.

要使不等式m2+tm+1≥|x1-x2|对任意a∈A及t∈[-1,1]恒成立,

当且仅当m2+tm+1≥3对任意t∈[-1,1]恒成立,

即m2+tm-2≥0对任意t∈[-1,1]恒成立.②

设g(t)=m2+tm-2=mt+(m2-2),

②⇔g(-1)=m2-m-2≥0且g(1)=m2+m-2≥0,

⇔m≥2或m≤-2.

所以,存在实数m,使不等式m2+tm+1≥|x1-x2|对任意a∈A及t∈[-1,1]恒成立,

其取值范围是{m|m≥2,或m≤-2}.

单项选择题
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