设函数f(x)=
x 3+x 2+(m 2-1)x(x∈R),其中m>0,
(Ⅰ)当m=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率;
(Ⅱ)求函数f(x)的单调区间与极值;
(Ⅲ)已知函数f(x)有三个互不相同的零点0,x 1,x 2,且x 1<x 2,若对任意的x∈[x 1,x 2],f(x)>f(1)恒成立,求m的取值范围.
(Ⅰ)当m=1时,
,
f′(x)=-x 2+2x,故f′(1)=1,
所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率为1。
(Ⅱ)f′(x)=x 2+2x+m2-1,
令f′(x)=0,解得x=1-m或x=1+m,
因为m>0,所以1+m>1-m,
当x变化时,f′(x)、f(x)的变化情况如下表:
所以f(x)在(-∞,1-m),(1+m,+∞)内是减函数,在(1-m,1+m)内是增函数,
函数f(x)在x=1-m处取得极小值f(1-m),且
,
函数f(x)在x=1+m处取得极大值f(1+m),且
。
(Ⅲ)由题设,
,
所以方程
有两个相异的实根x 1,x 2,
故
,且
,
解得
(舍)或
,
因为x 1<x 2,所以
,故
,
若
,则
,
而f(x 1)=0,不合题意,
若1<x 1<x 2,对任意的x∈[x 1,x 2],有x>0,x-x 1≥0,x-x 2≤0,
则
,
又f(x 1)=0,所以 f(x)在[x 1,x 2]上的最小值为0,
于是对任意的x∈[x 1,x 2],f(x)>f(1)恒成立的充要条件是
,
解得
;
综上,m的取值范围是
。