解题思路:(I)根据极值点的信息,我们要用导数法,所以先求导
f′(x)=
a
ax+1
+3
x
2
−2x−a
,则
x=
2
3
为f(x)
的极值点,则有
f′(
2
3
)=0
从而求得结果.
(II)由f(x)在[1,+∞)上为增函数,则有f′(x)≥0,x∈[1,+∞)上恒成立求解.
(III)将a=-1代入,方程
f(1−x)−(1−x
)
3
=
b
x
,可转化为b=xlnx+x2-x3,x>0上有解,只要求得函数g(x)=xlnx+x2-x3的值域即可.
(I)f′(x)=
a
ax+1+3x2−2x−a=
x[3ax2+(3−2a)x−(a2+2)]
ax+1
∵x=
2
3为f(x)的极值点,∴f′(
2
3)=0,
∴3a(
2
3)2+
2
3(3−2a)−(a2+2)=0且
2
3a+1≠0,解得a=0
又当a=0时,f'(x)=x(3x-2),从而x=
2
3为f(x)的极值点成立.
(II)因为f(x)在[1,+∞)上为增函数,
所以
x[3ax2+(3−2a)x−(a2+2)]
ax+1≥0在[1,+∞)上恒成立.(6分)
若a=0,则f'(x)=x(3x-2),此时f(x)在[1,+∞)上为增函数成立,故a=0符合题意
若a≠0,由ax+1>0对x>1恒成立知a>0.
所以3ax2+(3-2a)x-(a2+2)≥0对x∈[1,+∞)上恒成立.
令g(x)=3ax2+(3-2a)x-(a2+2),其对称轴为x=
1
3−
1
2a,
因为a>0,所以
1
3−
1
2a<
1
3,从而g(x)在[1,+∞)上为增函数.
所以只要g(1)≥0即可,即-a2+a+1≥0成立
解得
1−
5
2≤a≤
1+
5
2
又因为a>0,所以0<a≤
1+
5
2.(10分)
综上可得0≤a≤
1+
5
2即为所求
(III)若a=-1时,方程f(1−x)−(1−x)3=
b
x
可得lnx−(1−x)2+(1−x)=
b
x
即b=xlnx-x(1-x)2+x(1-x)=xlnx+x2-x3在x>0上有解
即求函数g(x)=xlnx+x2-x3的值域.
法一:b=x(lnx+x-x2)令h(x)=lnx+x-x2
由h′(x)=
1
x+1−2x=
(2x+1)(1−x)
x∵x>0∴当0<x<1时,h'(x)>0,
从而h(x)在(0,1)上为增函数;
当x>1时,h'(x)<0,从而h(x)在(1,+∞)上为减函数.
∴h(x)≤h(1)=0,而h(x)可以无穷小.∴b的取值范围为(-∞,0](15分)
法二:g'(x)=lnx+1+2x-3x2g″(x)=
1
x+2−6x=−
6x2−2x−1
x
当0<x<
1+
7
6时,g″(x)>0,所以g′(x)在0<x<
1+
7
6上递增;
当x>
1+
7
6时,g″(x)<0,所以g′(x)在c>
1+
7
6上递减;
又g'(1)=0,∴令g′(x0)=0,0<x0<
1+
7
6∴当0<x<x0时,g'(x)<0,
所以g(x)在0<x<x0上递减;当x0<x<1时,g'(x)>0,
所以g(x)在x0<x<1上递增;当x>0时,g(x)<0,所以g(x)在x>1上递减;
又当x→+∞时,g(x)→-∞,g(x)=xlnx+x2−x3=x(lnx+x−x2)≤x(lnx+
1
4)
当x→0时,lnx+
1
4<0,则g(x)<0,且g(1)=0所以b的取值范围为(-∞,0]
点评:
本题考点: 函数与方程的综合运用;利用导数研究函数的单调性;函数在某点取得极值的条件.
考点点评: 本题主要考查导数在求最值和极值中的应用,变形与转化是导数法解题中的关键.