设函数f(x)=(x2+ax-2a-3)x
(1)求f(x)的单调区间;
(2)设a>0,g(x)=(a2+8)x+30,确定f(x)与g(x)在[0,3]上值域;
(3)若存在x1,x2∈[0,3],使得|f(x1)-g(x2)|<3成立,求a的取值范围.
网友回答
解:(1)∵函数f(x)=(x2+ax-2a-3)x=x3+ax2-2ax-3x,
∴f′(x)=3x2+2ax-2a-3=(x-1)(3x+2a+3),
令f′(x)=(x-1)(3x+2a+3)=0,得x=1,x=-.
当a=-3时,f′(x)≥0,f(x)在R上单调递增;
当a<-3时,由f′(x)=(x-1)(3x+2a+3)>0,
得x>-,或x<1,
由f′(x)=(x-1)(3x+2a+3)<0,得1<x<-,
∴f(x)在[1,-]上单调递减,
在(-∞,1),(-,+∞)上单调递增;
当a>-3时,由f′(x)=(x-1)(3x+2a+3)>0,
得x<-,或x>1,
由f′(x)=(x-1)(3x+2a+3)<0,得-<x<1,
∴f(x)在[-,1]上单调递减,
在(-∞,-),(1,+∞)上单调递增;
(2)∵a>0,g(x)=(a2+8)x+30,
∴g′(x)=a2+8>0,
∴g(x)=(a2+8)x+30在[0,3]上是增函数,
∴g(x)=(a2+8)x+30在[0,3]上值域为G=[30,3(a2+8)+30],
当a>0时,f(x)在[0,1]单调递减,在[1,3]单调递增,
于是f(x)在x=1处取得最小值-a-2,
在x=3处取得最大值3a+18,f(x)的值域是F=[-a-2,3a+18].
(3)由(2)知,若F∩G≠?,则一定存在x1,x2∈[0,3],
使得|f(x1)-g(x2)|<3成立;
F∩G=?,则只要|fmax(x)-gmin(x)|<3或|gmax(x)-fmin(x)|<3,
由于-a-2<3a+18<30≤3(a2+8)+30,
解得a>3.
解析分析:(1)由f′(x)=(x-1)(3x+2a+3)=0,得x=1,x=-,由此分类讨论,能求出f(x)的单调区间.(2)g(x)=(a2+8)x+30在[0,3]上值域为G=[30,3(a2+8)+30].当a>0时,f(x)在[0,1]单调递减,在[1,3]单调递增,于是f(x)在x=1处取得最小值-a-2,在x=3处取得最大值3a+18,f(x)的值域是F=[-a-2,3a+18];(3)F∩G≠?,一定存在x1,x2∈[0,3],使得|f(x1)-g(x2)|<3成立;F∩G=?,则只要|fmax(x)-gmin(x)|<3或|gmax(x)-fmin(x)|<3,由-a-2<3a+18<30≤3(a2+8)+30,能求出求a的取值范围.
点评:本题考查函数的单调区间,函数的值域和实数的取值范围的求法.考查运算求解能力,推理论证能力;考查化归与转化思想.对数学思维的要求比较高,有一定的探索性.综合性强,难度大,易出错.是高考的重点.解题时要认真审题,仔细解答.