解题思路:(1)要使函数f(x)=x3-3a2x+1的图象与直线y=3只有一个公共点,只需利用函数的最大值或最小值与3进行比较,先求出函数f(x)的导数,由于实数a的值不确定,故要分类讨论.
(2)根据题意,由∅(-x)=∅(x),可知∅(x)为偶函数,则原题即为∅(x)在(0,2]上有最小值2.对a值分三种情况讨论,分别求导,判断单调性,求出最小值,令其等于2,可以解得a的值,分析取舍可得答案.
(1)f′(x)=3x2+3a=3(x2+a).
①当a≥0时,f′(x)≥0,所以f(x)在R上单调增,此时y=f(x)与y=3只有一个公共点;
②当时,f′(x)=3(x+
−a)(x−
−a).由f'(x)=0,得x1=−
−a,x2=
−a.
在x∈R上列表:
x (-∞,-
−a) -
−a (-
−a,
−a)
−a (
−a,+∞)
f′(x) + 0 ─ 0 +
f(x) ↗ 极大值 ↘ 极小值 ↗因为y=f(x)与y=3只有一个公共点,所以f(x)极大值<3或f(x)极小值>3.
所以f(−
−a)<3,或f(
−a)>3,得−
34
<a<0.
综上,a>-1,y=f(x)与y=3只有一个公共点.
(2)ϕ(x)=|
f(x)+1
x2|=|
x3+3ax−1+1
x2|=|x+
3a
x|.
由∅(-x)=∅(x),可知∅(x)为偶函数,则原题即为∅(x)在(0,2]上有最小值2.
设g(x)=x+
3a
x(x∈(0,2]),则g′(x)=1−
3a
x2=
x2−3a
x2.
①a<0时,g′(x)>0,所以g(x)在(0,2]上单调增,所以g(x)∈(−∞,2+
3a
2].
因为∅(x)在(0,2]上有最小值2,所以2+
3a
2=−2,所以a=−
8
3.
②a=0时,∅(x)=x,无最小值,不合题意.
③a>0时,∅(x)=g(x),g′(x)=
x2−3a
x2=
(x+
3a)(x−
3a)
x2.
(I)
3a≥2,即a≥
4
3时,g′(x)<0,所以g(x)在(0,2]上单调减,所以g(x)∈[2+
3a
2,+∞),
此时∅(x)在(0,2]上的最小值为2+
3a
2≠2,不合.
(II)
3a<2,即0<a<
4
3时,由g'(x)=0,得x=
3a.
在x∈(0,2]上列表:
x (0,
3a)
3a (
3a,2) 2
g′(x) ─ 0 +
g(x) ↘ 极小值 ↗ 2+[3a/2]∴φ(x)min=g(x)min=g(
3a)=2
3a=2,所以a=
1
3.
综上,a的值为−
8
3或
1
3.
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单调性;利用导数研究函数的极值.
考点点评: 本题主要考查函数的单调性、极值以及函数导数的应用,考查运用数学知识分析问题解决问题的能力.