问题 解答题

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.

答案

(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≤

1
2
时,f′(x)≥0,∴f(x)在[1,+∞)是单调递增函数,无极值.

②当a>

1
2
时,令f′(x)=0,得x=2a,令f′(x)>0,得x>2a,令f′(x)<0,得1≤x<2a,

∴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)≥0
f(-2)≤0
,∵f(2)=-11a+8,f(-2)=-11a-8,

∴a<1,且-11a+8≥0,且-11a-8≤0,

∴-

8
11
≤a≤
8
11

由①②知,a的取值范围为

1
2
<a≤
8
11

单项选择题
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