解题思路:(1)当k=1时,求出f′(x)=3x2-2x+1,判断△即可得到单调区间;
(2)解法一:当k<0时,f′(x)=3x2-2kx+1,其开口向上,对称轴
x=
k
3
,且过(0,1).分△≤0和△>0即可得出其单调性,进而得到其最值.
解法二:利用“作差法”比较:当k<0时,对∀x∈[k,-k],f(x)-f(k)及f(x)-f(-k).
f′(x)=3x2-2kx+1
(1)当k=1时f′(x)=3x2-2x+1,
∵△=4-12=-8<0,∴f′(x)>0,f(x)在R上单调递增.
(2)当k<0时,f′(x)=3x2-2kx+1,其开口向上,对称轴x=
k
3,且过(0,1)
(i)当△=4k2−12=4(k+
3)(k−
3)≤0,即−
3≤k<0时,f′(x)≥0,f(x)在[k,-k]上单调递增,
从而当x=k时,f(x)取得最小值m=f(k)=k,
当x=-k时,f(x)取得最大值M=f(-k)=-k3-k3-k=-2k3-k.
(ii)当△=4k2−12=4(k+
3)(k−
3)>0,即k<−
3时,令f′(x)=3x2-2kx+1=0
解得:x1=
k+
k2−3
3,x2=
k−
k2−3
3,注意到k<x2<x1<0,
∴m=min{f(k),f(x1)},M=max{f(-k),f(x2)},
∵f(x1)−f(k)=
x31−k
x21+x1−k=(x1−k)(
x21+1)>0,∴f(x)的最小值m=f(k)=k,
∵f(x2)−f(−k)=
x32−k
x22+x2−(−k3−k•k2−k)=(x2+k)[(x2−k)2+k2+1]<0,
∴f(x)的最大值M=f(-k)=-2k3-k.
综上所述,当k<0时,f(x)的最小值m=f(k)=k,最大值M=f(-k)=-2k3-k
解法2:(2)当k<0时,对∀x∈[k,-k],都有f(x)-f(k)=x3-kx2+x-k3+k3-k=(x2+1)(x-k)≥0,
故f(x)≥f(k).
f(x)-f(-k)=x3-kx2+x+k3+k3+k=(x+k)(x2-2kx+2k2+1)=(x+k)[(x-k)2+k2+1]≤0,
故f(x)≤f(-k),而 f(k)=k<0,f(-k)=-2k3-k>0.
所以 f(x)max=f(−k)=−2k3−k,f(x)min=f(k)=k.
点评:
本题考点: 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: 熟练掌握利用导数研究函数的单调性、二次函数的单调性、分类讨论思想方法、作差法比较两个数的大小等是解题的关键.