已知函數f(x)=x3+2x2+x-4,g(x)=ax2+x-8.

題目:

已知函數f(x)=x3+2x2+x-4,g(x)=ax2+x-8.
(Ⅰ)求函數f(x)的極值;
(Ⅱ)若對任意的x∈[0,+∞)都有f(x)≥g(x),求實數a的取值範圍.

解答:

(I)f′(x)=3x2+4x+1,令f′(x)=0,
解得x1=−1或x2=−
1
3.
列表如下:
x (-∞,-1) -1 (−1,−
1
3) −
1
3 (−
1
3,+∞)
f′(x) + 0 - 0 +
f(x) 增函數 極大值 減函數 極小值 增函數∴當x=-1時,f(x)取得極大值爲-4;
當x=−
1
3時,f(x)取得極小值爲−
112
27.
(II)設F(x)=f(x)-g(x)=x3+(2-a)x2+4,
∵F(x)≥0在[0,+∞)恆成立⇔F(x)min≥0,x∈[0,+∞),
若2-a≥0,顯然F(x)min=4>0,
若2-a<0,F′(x)=3x2+(4-2a)x,令F′(x)=0,解得x=0或x=
2a−4
3,
當0<x<
2a−4
3時,F′(x)<0;當x>
2a−4
3時,F′(x)>0.
∴當x∈(0,+∞)時,F(x)min=F(
2a−4
3)≥0,即(
2a−4
3)3−(a−2)(
2a−4
3)2+4≥0,
∴2<a≤5,
當x=0時,F(x)=4滿足題意.
綜上所述a的取值範圍爲(-∞,5].

試題解析:

(I)利用導數的運算法則即可得出f′(x),分別解出f′(x)=0和f′(x)>0和f′(x)<0即可得出其單調區間、極值;
(II)設F(x)=f(x)-g(x)=x3+(2-a)x2+4,因此F(x)≥0在[0,+∞)恆成立⇔F(x)min≥0,x∈[0,+∞).
利用導數得出F′(x),通過對a分類討論,利用其單調性即可.

名師點評:

本題考點: 利用導數求閉區間上函數的最值;利用導數研究函數的極值.
考點點評: 熟練掌握利用導數研究函數的單調性、極值與最值、分類討論得出思想方法等是解題的關鍵.

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