解题思路:(1)求导数,确定函数的单调性,可得函数的极值;
(2)若f(x)在区间[0,+∞)上是单调递增函数,则f'(x)在区间[0,+∞)内恒大于或等于零,由此可求a的取值;
(3)存在a∈(-∞,-1],对任意x∈(-1,b](b>-1)都有h(x)≥0成立,等价于h(x)≥h(-1)在区间[-1,b]上恒成立,即(x+1)[ax2+(2a+1)x+(1-3a)]≥0,进而分类讨论,即可求得结论.
(1)当a=1时,f(x)=x3+x2-x,∴f′(x)=3x2+2x-1,
令f′(x)=0,则x1=
1
3,x2=-1,…(2分)
x、f′(x)和f(x)的变化情况如下表
x (-∞,-1) -1 (−1,
1
3) [1/3] (
1
3,+∞)
f′(x) + 0 - 0 +
f(x) ↗ 极大值f(-1)=1 ↘ 极小值f(
1
3)=−
5
27 ↗即函数的极大值为1,极小值为−
5
27;…(5分)
(2)f'(x)=3ax2+2x-a,
若f(x)在区间[0,+∞)上是单调递增函数,则f'(x)在区间[0,+∞)内恒大于或等于零,
若a<0,二次函数图象开口向下,不可能在[0,+∞)上单调递增;
若a=0,则f(x)=x2符合条件;
若a>0,则由二次函数f'(x)=3ax2+2x-a的性质知
−
2
3a<0
f(0)=−a>0,即
a>0
a<0,这也不可能,
综上可知,当且仅当a=0时,f(x)在区间[0,+∞)上单调递增;…(10分)
(3)由f'(x)=3ax2+2x-a,h(x)=
1
3f′(x)+(2a+
1
3)x−
8
3a+1,
∴h(x)=ax2+(2a+1)x+(1-3a),x∈(-1,b],(b>-1),
当-1<x≤b时,令ax2+(2a+1)x+(1-3a)≥0,…①,
由a∈(-∞,-1],∴h(x)的图象是开口向下的抛物线,
故它在闭区间上的最小值必在区间端点处取得,…(11分)
又h(-1)=-4a>0,
∴不等式①恒成立的充要条
点评:
本题考点: 函数在某点取得极值的条件;利用导数研究函数的单调性;利用导数求闭区间上函数的最值.
考点点评: 本题考查利用导数求闭区间上函数最值的应用,考查运算求解能力,推理论证能力;考查化归与转化思想,属于中档题.