xx4
当x≥2时,f(x)=x2-3x=-,
x
即x3-3x2+4=0,所以x3-2x2-x2+4=0,所以(x-2)2(x+1)=0, 4
因为x≥2,所以x=2,即当a=2时,f(x)+有一个零点x=2.
x(ⅱ)当a>2时,f(x)min=f(a)=a-a2, 当x∈(0,a)时,f(0)=2a>4,f(a)=a-a2,
44
而y=-在x∈(0,a)上单调递增,当x=a时,y=-,
xa4
下面比较f(a)=a-a2与-的大小,
a因为
a-a2-
?-4?=-(a-a-4)=-(a-2)(a+a+2)<0 ?a?aa
322
4
所以f(a)=a-a2<-.
a
4
结合图象不难得当a>2,y=f(x)与y=-有两个交点,
x
44
综上,当a=2时,f(x)+有一个零点x=2;当a>2,y=f(x)与y=-有两个零点.
xx21.解 (1)f(x)的定义域为(-∞,+∞),f′(x)=1+a-2x-3x2. -1-4+3a-1+4+3a
令f′(x)=0,得x1=,x2=,x1<x2,
33所以f′(x)=-3(x-x1)(x-x2).
当x<x1或x>x2时,f′(x)<0;当x1<x<x2时,f′(x)>0.
故f(x)在(-∞,x1)和(x2,+∞)内单调递减,在(x1,x2)内单调递增. (2)因为a>0,所以x1<0,x2>0.
①当a≥4时,x2≥1,由(1)知,f(x)在[0,1]上单调递增, 所以f(x)在x=0和x=1处分别取得最小值和最大值. ②当0<a<4时,x2<1.
由(1)知,f(x)在[0,x2]上单调递增,在[x2,1]上单调递减, -1+4+3a
因此f(x)在x=x2=处取得最大值.
3
又f(0)=1,f(1)=a,所以当0<a<1时,f(x)在x=1处取得最小值; 当a=1时,f(x)在x=0和x=1处同时取得最小值; 当1<a<4时,f(x)在x=0处取得最小值. 22.解 (1)f′(x)=x2+2x+a开口向上,
方程x2+2x+a=0的判别式Δ=4-4a=4(1-a),
若a≥1,则Δ≤0,f′(x)=x2+2x+a≥0恒成立,∴f(x)在R上单调递增.
若a<1,则Δ>0,方程x2+2x+a=0有两个不同的实数根,x1=-1-1-a,x2=-1+1-a, 当x<x1或x>x2时,f′(x)>0;当x1<x<x2时,f′(x)<0,
∴f(x)的单调递增区间为(-∞,-1-1-a)和(-1+1-a,+∞), 单调递减区间为(-1-1-a,-1+1-a). 综上所述,当a≥1时,f(x)在R上单调递增;
当a<1时,f(x)的单调递增区间为(-∞,-1-1-a)和(-1+1-a,+∞), f(x)的单调递减区间为(-1-1-a,-1+1-a).
1?31a7
(2)当a<0时,Δ>0,且f(0)=1,f?=+,f(1)=+a, ?2?2423此时x1<0,x2>0, 15令x2=得a=-.
24
51
①当-<a<0时,x1<0<x2<,
42
11
x2,?上单调递增,在?,1?上单调递增. f(x)在(0,x2)上单调递减,在?2???2?1?57
(ⅰ)若-<a<-,则f(0)=1>f??2?, 4121?∴存在x0∈(0,x2),使得f(x0)=f??2?; 1?7
(ⅱ)当-≤a<0时,f(0)≤f??2?, 12
111
0,?∪?,1?,使得f(x0)=f??. ∴不存在x0∈??2??2??2?115
0,?上单调递减,在?,1?上单调递增. ②当a=-时,f(x)在??2??2?41?∴不存在x0,使得f(x0)=f??2?. 1?255
③当-<a<-时,f??2?<f(1), 124111
0,?∪?,1?,使得f(x0)=f??. ∴存在x0∈??2??2??2?1?25
④当a≤-时,f??2?≥f(1), 12
111
0,?∪?,1?,使得f(x0)=f??. ∴不存在x0∈??2??2??2?725115
-,0?∪{-}∪?-∞,-?时,不存在x0∈?0,?∪?,1?,使得 综上,当a∈?12??12??2??2?4?1??-25,-5?∪?-5,-7?时,?1??1?使得f(x0)=f?1?. f(x0)=f?;当a∈存在x0∈0,∪,1,4??412??2??12?2??2??2?23.解 (1)由已知,有f′(x)=2x-2ax2(a>0). 1
令f′(x)=0,解得x=0或x=.
a
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
x f′(x) f(x) (-∞,0) - 0 0 0 ?0,1? ?a?+ 1 a0 1 3a2?1,+∞? ?a?- 11
0,?;单调递减区间是(-∞,0),?,+∞?. 所以,f(x)的单调递增区间是??a??a?
1?11
当x=0时,f(x)有极小值,且极小值f(0)=0;当x=时,f(x)有极大值,且极大值f??a?=3a2. a3??0,3?时,f(x)>0;当x∈?3,+∞?时,f(x)<0. (2)由f(0)=f?=0及(1)知,当x∈?2a??2a??2a?
?1?设集合A={f(x)|x∈(2,+∞)},集合B=?f(x)|x∈(1,+∞),f(x)≠0?,
?
?
则“对于任意的x1∈(2,+∞),都存在x2∈(1,+∞),使得f(x1)·f(x2)=1”等价于A?B. 显然,0?B.
下面分三种情况讨论:
3?33
(1)当>2,即0<a<时,由f??2a?=0可知,0∈A,而0?B,所以A不是B的子集. 2a4333(2)当1≤≤2,即≤a≤时,有f(2)≤0,且此时f(x)在(2,+∞)上单调递减,故A=(-∞,f(2)),
2a42因而A?(-∞,0);
由f(1)≥0,有f(x)在(1,+∞)上的取值范围包含(-∞,0),则(-∞,0)?B.所以A?B. 33
(3)当<1,即a>时,有f(1)<0,且此时f(x)在(1,+∞)上单调递减,
2a21
故B=?f(1),0?,A=(-∞,f(2)),
??
所以A不是B的子集. 33?综上,a的取值范围是??4,2?.
x-ee
24.解 (1)由题设,当m=e时,f(x)=ln x+,则f′(x)=2,
xx∴当x∈(0,e),f′(x)<0,f(x)在(0,e)上单调递减, 当x∈(e,+∞),f′(x)>0,f(x)在(e,+∞)上单调递增, e
∴x=e时,f(x)取得极小值f(e)=ln e+=2,
e∴f(x)的极小值为2.
x1mx
(2)由题设g(x)=f′(x)-=-2-(x>0),
3xx31
令g(x)=0,得m=-x3+x(x>0).
31
设φ(x)=-x3+x(x≥0),
3
则φ′(x)=-x2+1=-(x-1)(x+1),
当x∈(0,1)时,φ′(x)>0,φ(x)在(0,1)上单调递增; 当x∈(1,+∞)时,φ′(x)<0,φ(x)在(1,+∞)上单调递减.