设a为实数,函数f(x)=x3-3ax2+a
(1)若a=1,求f(x)的单调区间
(2)求f(x)的在[1,+∞)上的极值
(3)若a>0且关于x的方程f(x)=0在[-2,2]有三个不同的实数根,求a的取值范围.
(1)∵a=1时,f(x)=x3-3x2+1,∴f′(x)=3x2-6x=3x(x-2),
令f′(x)>0,得x<0,或x>2,令f′(x)<0,得0<x<2,
∴a=1时,f(x)的单调区间为(-∞,0),(0,2),(2,+∞)
(2)∵f(x)=x3-3ax2+a,∴f′(x)=3x2-6ax=3x(x-2a),∵x≥1
①当a≤
时,f′(x)≥0,∴f(x)在[1,+∞)是单调递增函数,无极值.1 2
②当a>
时,令f′(x)=0,得x=2a,令f′(x)>0,得x>2a,令f′(x)<0,得1≤x<2a,1 2
∴f(x)的在[1,2a)上是减函数,在(2a,+∞)上是增函数,
∴f(x)的在[1,+∞)上有极小值为f(2a)=(2a)3-3a(2a)2+a=a-4a3,
(3))∵f(x)=x3-3ax2+a,∴f′(x)=3x2-6ax=3x(x-2a),∵a>0
令f′(x)>0,得x<0,或x>2a,令f′(x)<0,得0<x<2a,
∴f(x)在(-∞,0)(2a,+∞)上是增函数,在(0,2a)上是减函数.
∴f(x)的极大值为f(0)=a,极小值为f(2a)=a-4a3,
①∵方程f(x)=0有三个不同的实数根,
∴f(0)=a>0,且f(2a)=a-4a3<0∴a>1 2
②∵方程f(x)=0在[-2,2]有三个不同的实数根
∴2a<2,且
,∵f(2)=-11a+8,f(-2)=-11a-8,f(2)≥0 f(-2)≤0
∴a<1,且-11a+8≥0,且-11a-8≤0,
∴-
≤a≤8 11 8 11
由①②知,a的取值范围为
<a≤1 2 8 11