设f(x)是定义在[-1,1]上的奇函数,且当-1≤x≤0时,f(x)=2x3+5ax2+4a2x+b.
(Ⅰ)求函数f(x)的解析式;
(Ⅱ)当1<a≤3时,求函数f(x)在(0,1]上的最大值g(a);
(Ⅲ)如果对满足1<a≤3的一切实数a,函数f(x)在(0,1]上恒有f(x)≤0,求实数b的取值范围.
网友回答
解:(Ⅰ)当0<x≤1时,-1≤-x<0,则
f(x)=-f(-x)=2x3-5ax2+4a2x-b.
当x=0时,f(0)=-f(-0)∴f(0)=0;
∴f(x)=;
(Ⅱ)当0<x≤1时,f′(x)=6x2-10ax+4a2=2(3x-2a)(x-a)=6(x-)(x-a).
①当<<1,即1<a<时,
当x∈(0,)时,f′(x)>0,当x∈(,1]时,f′(x)<0,
∴f(x)在(0,)单调递增,在(,1]上单调递减,
∴g(a)=f()=a3-b.
②当1≤≤2,即≤a≤3时,f′(x)>0,
∴f(x)在(0,1]单调递增.
∴g(a)=f(1)=4a2-5a+2-b,
∴g(a)=
(Ⅲ)要使函数f(x)在(0,1]上恒有f(x)≤0,必须f(x)在(0,1]上的最大值g(a)≤0.
也即是对满足1<a≤3的实数a,g(a)的最大值要小于或等于0.
①当1<a≤时,g′(a)=a2>0,此时g(a)在(1,)上是增函数,
则g(a)<-b=-b.∴-b≤0,解得b≥;
②当≤a≤3时,g′(a)=8a-5>0,此时,g(a)在[,3]上是增函数,g(a)的最大值是g(3)=23-b.
∴23-b≤0,解得b≥23.
由①、②得实数b的取值范围是b≥23.
解析分析:(Ⅰ)由-1≤x≤0得到-x的范围,因为函数为奇函数,所以得到f(x)=-f(-x),把-x代入f(x)的解析式即可确定出f(x)在0<x≤1时的解析式,且得到f(0)=0,;联立可得f(x)的分段函数解析式;(Ⅱ)当x大于0小于等于1时,求出f(x)的导函数等于0时x的值,利用x的值分大于小于1和大于等于1小于等于2两种情况考虑导函数的正负,得到函数的单调区间,利用函数的增减性分别求出相应的最大值g(a),联立得到g(a)的分段函数表达式;(Ⅲ)要使函数f(x)在(0,1]上恒有f(x)≤0,必须f(x)在(0,1]上的最大值g(a)≤0.也即是对满足1<a≤3的实数a,g(a)的最大值要小于或等于0.由(Ⅱ)求出g(a)的解析式,分a大于1小于和a大于等于小于等于3两种情况考虑g(a)的解析式,分别求出相应g(a)的导函数,利用导函数的正负判断g(a)的单调性,根据g(a)的增减性得到g(a)的最大值,利用g(a)的最大值列出关于b的不等式,求出两不等式的公共解集即可满足题意的b的取值范围.
点评:此题考查学生会利用导数求闭区间上函数的最值,灵活运用函数的奇偶性解决数学问题,考查了分类讨论的数学思想,是一道综合题.