设f(x)=x33,对任意实数t,记gt(x)=t23x−23t.

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  • 解题思路:(I)首先求出函数的导数,然后令f′(x)=0,解出函数的极值点,最后根据导数判断函数的单调性,从而求函数y=f(x)-g8(x)的单调区间;(II)(ⅰ)由题意当x>0时,f(x)≥gt(x),求出f(x)最小指,和gt(x)的最大值,从而求证;(ⅱ)由(i)得,gt(2)≥gt(2)对任意正实数t成立.即存在正实数x0=2,使得gx(2)≥gt(2)对任意正实数t,然后再证明x0的唯一性.

    (I)y=

    x3

    3−4x+

    16

    3.由y'=x2-4=0,得x=±2.

    因为当x∈(-∞,-2)时,y'>0,

    当x∈(-2,2)时,y'<0,

    当x∈(2,+∞)时,y'>0,

    故所求函数的单调递增区间是(-∞,-2),(2,+∞),

    单调递减区间是(-2,2).

    (II)证明:(i)方法一:

    令h(x)=f(x)−gt(x)=

    x3

    3−t

    2

    3x+

    2

    3t(x>0),则h′(x)=x2−t

    2

    3,

    当t>0时,由h'(x)=0,得x=t

    1

    3,

    当x∈(x

    1

    3,+∞)时,h'(x)>0,

    所以h(x)在(0,+∞)内的最小值是h(t

    1

    3)=0.

    故当x>0时,f(x)≥gt(x)对任意正实数t成立.

    方法二:

    对任意固定的x>0,令h(t)=gt(x)=t

    2

    3x−

    2

    3t(t>0),则h′(t)=

    2

    3t−

    1

    3(x−t

    1

    3),

    由h'(t)=0,得t=x3

    当0<t<x3时,h'(t)>0.

    当t>x3时,h'(t)<0,

    所以当t=x3时,h(t)取得最大值h(x3)=

    1

    3x3.

    因此当x>0时,f(x)≥g(x)对任意正实数t成立.

    (ii)方法一:f(2)=

    8

    3=gt(2).

    由(i)得,gt(2)≥gt(2)对任意正实数t成立.

    即存在正实数x0=2,使得gx(2)≥gt(2)对任意正实数t成立.

    下面证明x0的唯一性:

    当x0≠2,x0>0,t=8时,f(x0)=

    x03

    3,gx(x0)=4x0−

    16

    3,

    由(i)得,

    x03

    3>4x0−

    16

    3,

    再取t=x03,得gx03(x0)=

    x03

    3,

    所以gx(x0)=4x0−

    16

    3<

    x03

    3=gx03(x0),

    即x0≠2时,不满足gx(x0)≥gt(x0)对任意t>0都成立.

    故有且仅有一个正实数x0=2,

    使得gx(x0)0≥gt(x0)对任意正实数t成立.

    方法二:对任意x0>0,gx(x0)=4x0−

    16

    3,

    因为gt(x0)关于t的最大值是

    1

    3x03,所以要使gx(x0)≥gt(x0

    对任意正实数成立的充分必要条件是:4x0−

    16

    3≥

    1

    3x03,

    即(x0-2)2(x0+4)≤0,①

    又因为x0>0,不等式①成立的充分必要条件是x0=2,

    所以有且仅有一个正实数x0=2,

    使得gx(x0)≥gt(x0)对任意正实数t成立.

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的单调性;函数恒成立问题;利用导数求闭区间上函数的最值.

    考点点评: 本题主要考查函数的基本性质,导数的应用及不等式的证明等基础知识,以及综合运用所学知识分析和解决问题的能力,难度较大.