(2013•蓟县二模)已知函数f(x)=-[1/3x3+12(2a+1)x2-2ax+1,其中a为实数.

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  • 解题思路:(Ⅰ)由 f′(x)=-x2+(2a+1)x-2a=0,得x1=1,x2=2a,按两根1与2a的大小关系进行分类讨论,列出f′(x)、f(x)随x的变化情况表,根据极值点的定义可求;

    (II)由题意可知,先使得对任意x∈[1,3]时,恒有

    t

    a

    2

    −f(x)>

    3

    2

    成立,然后再使得任意a∈(2,3)时不等式恒成立,分别转化函数最值求解即可;

    (Ⅲ)求出x<0和x>0时q′(x)及其值域,易知a≠0,分x1>0和x1<0两种情况进行讨论,按照值域的包含关系可得a的范围;

    (Ⅰ)令 f′(x)=-x2+(2a+1)x-2a=0,解得x1=1,x2=2a,

    (1)当a>

    1

    2时,

    x (-∞,1) 1 (1,2a) 2a (2a,+∞)

    f'(x) - 0 + 0 -因此,函数f(x)在x=1处取得极小值,极小值点为x=1;

    函数f(x)在x=2a处取得极大值,极大值点为x=2a;

    (2)当a<

    1

    2时,

    x (-∞,2a) 2a (2a,1) 1 (1,+∞)

    f'(x) - 0 + 0 -因此,函数f(x)在x=1处取得极大值,极大值点为x=1;

    函数f(x)在x=2a处取得极小值,极小值点为x=2a.

    (II)由题意可知,对任意a∈(2,3)及x∈[1,3]时,恒有ta2−f(x)>

    3

    2成立等价于ta2−

    3

    2>f(x)max,

    f(x)在x∈[1,3]上的最大值为f(3)=3a-[7/2],

    任意a∈(2,3)时,ta2−

    3

    2>f(x)max=3a-[7/2]恒成立,

    ∴t>[3/a−

    2

    a2],a∈(2,3)时恒成立,

    令g(a)=[3/a−

    2

    a2],令m=[1/a],m∈([1/3,

    1

    2]),g(m)在m∈([3/a−

    2

    a2])时为增函数,

    ∴[7/9]<g(x)<1,

    ∴实数t的取值范围为t≥1;

    (III)当x<0时,有q′(x)=h′(x)=3x2-2(a2-a-1)x+5,

    当x>0时,有q′(x)=g(x)=2a2x+a,因为a=0时不符合题意,因此a≠0,

    下面讨论a≠0的情形,记A=(a,+∞),B=(5,+∞),

    (i)当x1>0时,q′(x)在(0,+∞)上单调递增,

    所以要使q′(x2)=q′(x1)成立,只能x′2<0成立且A⊆B,

    因此有a≥5;

    (ii)当x1<0时,q′(x)在(-∞,0)上单调递减,

    所以要使q′(x2)=q′(x1)成立,只能x2>0且B⊆A,因此a≤5,

    综合(i)(ii)a=5;

    当a=5时A=B,则∀x1<0,q′(x1)∈B=A,即∃x2>0,使得q′(x2)=q′(x1)成立,

    因为q′(x)在(0,+∞)上单调递增,所以x2的值是唯一的;

    同理,∀x1>0,即存在唯一的非零实数x2(x2≠x1),q′(x)在(0,+∞)上单调递增,

    要使q′(x2)=q′(x1)成立,所以a=5满足题意.

    点评:

    本题考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的极值.

    考点点评: 本题考查利用导数研究函数的极值、最值及恒成立问题,考查学生综合运用所学知识分析问题解决问题的能力,综合性强,难度大.