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.