已知函数f(x)=?13x3+x2+ax(a∈R).(1)若a=3,试确定函数f(x)的单调区间;(2)若函数f(x)在其图

2025-05-19 16:51:56
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(1)∵函数f(x)=?

1
3
x3+x2+ax(a∈R),∴f(x)=-x2+2x+a.
当a=3时,f(x)=-x2+2x+3=-(x+1)(x-3).
当x∈(-∞,-1)或(3,+∞)时,f(x)<0;当x∈(-1,3)时,f(x)>0.
∴函数f(x)在区间(-∞,-1)或(3,+∞)上单调递减;在区间(-1,3)上单调递增.
(2)∵f(x)=-x2+2x+a,∴函数f(x)在其图象上任意一点(x0,f(x0))处切线的斜率为f(x0)=?x02+2x0+a
由题意可知:对任意的实数x0?x02+2x0+a<2a2恒成立.
2a2?a>?x02+2x0对任意实数x0恒成立?2a2?a>[?x02+2x0]max,x∈R.
令φ(x0)=?x02+2x0,则φ(x0)=?(x0?1)2+1≤1,∴[?x02+2x0]max=1.
∴2a2-a>1,
解得a>1,或a<?
1
2

∴a的取值范围是(-∞,?
1
2
)∪(1,+∞).
(3)①当x=0时,f(0)=0,∵0<0不可能,此时不存在a满足要求;
②当x∈(0,2]时,若?x∈(0,2],f(x)<0,??x∈(0,2],a<[
1
3
x2?x]max

∵φ(x)=
1
3
x2?x
=
1
3
(x?
3
2
)2?
3
4
,∴φ(x)在区间(0,
3
2
)单调递减,在区间(
3
2
,2]
单调递增,但是φ(0)=0>φ(2),故φ(x)在区间(0,2]上无最大值.
经验证a=0 时适合题意.
∴a≤0.