设函数f(x)=13x3−ax2−3a2x+1 (a>0).

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  • 解题思路:(1)直接利用多项式函数的求导公式求解

    (2)判定函数当x变化时,f'(x)的变化情况,f'(x)>0求得单调增区间,f'(x)<0求得单调减区间,f'(x)的变化情况研究出函数的极值

    (3)研究x∈[a+1,a+2]时,恒有f'(x)>-3a成立的问题,可转化成f'(x)的最小值大于-3a成立.

    (I)f'(x)=x2-2ax-3a2.(3分)

    (Ⅱ)令f'(x)=x2-2ax-3a2=0,得x=-a或x=3a.(5分)

    则当x变化时,f(x)与f'(x)的变化情况如下表:

    可知:当x∈(-∞,-a)时,函数f(x)为增函数,当x∈(3a,+∞)时,函数f(x)也为增函数.(6分)

    当x∈(-a,3a)时,函数f(x)为减函数.(7分)当x=−a时,f(x)的极大值为

    5

    3a3+1;(8分)

    当x=3a时,f(x)的极小值为-9a3+1.(9分)

    (Ⅲ)因为f'(x)=x2-2ax-3a2的对称轴为x=a,

    且其图象的开口向上,所以f'(x)在区间[a+1,a+2]上是增函数.(10分)

    则在区间[a+1,a+2]上恒有f'(x)>-3a等价于f'(x)的最小值大于-3a成立.

    所以f'(a+1)=(a+1)2-2a(a+1)-3a2=-4a2+1>-3a.(12分)

    解得−

    1

    4<a<1.又a>0,故a的取值范围是(0,1)

    点评:

    本题考点: 导数的运算;函数恒成立问题;利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值.

    考点点评: 本题考查了利用导数研究函数的单调性、极值以及恒成立问题