已知函数f(x)=13x3-x2+ax-a(a∈R).(Ⅰ)当a=-3时,求函数f(x)的极值;(Ⅱ)若函数f(x)的图象

2025-05-19 21:14:18
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回答1:

(I)当a=-3时,f(x)=

1
3
x3-x2-3x+3
∴f'(x)=x2-2x-3.
令f'(x)=0,得x1=-1,x2=3┉┉┉┉┉┉┉┉(2分)
当x<-1或x>3时,f'(x)>0;当-1<x<3时,f'(x)<0;
∴在f(x)在区间(-∞,-1)和(3,+∞)上单调递增;
在区间(-1,3)上单调递减;┉┉┉┉┉(4分)
∴当x=-1时,f(x)取得极大值为f(-1)=
14
3
;当x=3时,f(x)取得极小值为f(3)=-6.┉┉(6分)
(II)∵f'(x)=x2-2x+a,∴△=4-4a=4(1-a).┉┉┉┉┉┉┉┉(7分)
①若a≥1,则△≤0可得f'(x)≥0在R上恒成立,f(x)在R上单调递增;
此时函数的图象与轴有且只有一个交点,不合题意.┉┉┉┉┉┉(9分)
②若a<1,则△>0,
f'(x)=0有两个不相等的实根,不妨设为x1、x2且x1<x2
则x1+x2=2且x1x2=a
当x变化时,f'(x)、f(x)的取值情况如下表:
x (-∞,x1 x1 (x1,x2 x2 (x2,+∞)
f'(x) + 0 - 0 +
f(x) 极大值 极小值
∵x12-2x1+a=0,可得a=-x12+2x,
∴f(x1)=
1
3
x13-x12+ax1-a=
1
3
x13-x12+ax1+x12-2x1
=
1
3
x13+(a-2)x1=
1
3
x1[x13+3(a-2)],┉┉┉┉┉┉┉┉(11分)
同理可得f(x2)=
1
3
x2[x23+3(a-2)].
∴f(x1)f(x2)=
1
9
x1x2[x13+3(a-2)][x23+3(a-2)]
=
4
9
a(a2-3a+3),┉┉┉┉┉┉┉┉(13分)
令f(x1)f(x2)<0,结合a2-3a+3>0得a<0
此时f(x)的图象与x轴有三个不同的交点.
综上所述,a的取值范围是(-∞,0)┉┉┉┉┉(14分)