已知对任意的实数m,直线x+y+m=0都不与曲线f(x)=x3-3ax(a∈R)相切.
(I)求实数a的取值范围;
(II)当x∈[-1,1]时,函数y=f(x)的图象上是否存在一点P,使得点P到x轴的距离不小于.试证明你的结论.
网友回答
解:(I)f′(x)=3x2-3a∈[-3a,+∞),
∵对任意的实数m,直线x+y+m=0都不与曲线f(x)=x3-3ax(a∈R)相切,
∴-1?[-3a,+∞),∴-3a>-1,∴实数a的取值范围为a<;
(II)存在,证明:问题等价于当x∈[-1,1]时,|f(x)|max≥,
设g(x)=|f(x)|,则g(x)在[-1,1]上是偶函数,
故只要证明当x∈[0,1]时,,
①当a≤0时,f′(x)=3x2-3a≥0,f(x)在[0,1]上单调递增,且f(0)=0,g(x)=f(x),
g(x)max=f(1)=1-3a>1>;
②当0<a<时,f′(x)=3x2-3a=3(x+)(x-),
令f′(x)<0,得0<x<,令f′(x)>0得<x<1,
∴f(x)在[0,]上单调递减,在[,1]上单调递增,
注意到,且<<1,
∴x∈(0,)时,g(x)=-f(x),x∈(,1]时,g(x)=f(x),
∴g(x)max=max{f(1),-f()},
由及,解得,此时成立.
∴.
由及,解得,此时成立.
∴.
∴在x∈[-1,1]上至少存在一个x0,使得|f(x0)|≥成立,
即当x∈[-1,1]时,函数y=f(x)的图象上至少存在一点P,使得点P到x轴的距离不小于.
解析分析:(I)由直线x+y+m=0得直线斜率为-1,直线x+y+m=0不与曲线f(x)相切知曲线f(x)上任一点斜率都不为-1,即f′(x)≠-1,求导函数,并求出其范围[-3a,+∞),得不等式-3a>-1,得实数a的取值范围;(II)转化问题,等价于当x∈[-1,1]时,|f(x)|max≥,设g(x)=|f(x)|,观察出g(x)在[-1,1]上是偶函数,只需求g(x)在[0,1]上的最大值,求函数单调性时,因为含有参数,所以要对参数进行讨论,分为两类求解,在每一类都可证明g(x)max≥,问题得证.
点评:本题考查导数在最大值,最小值问题中的应用,难点之一为利用导数求函数单调性时,式子里面有参数,要对参数进行分类讨论,难点之二要清楚原函数f(x)的零点,排除f(0)为最大值的可能,同时得出g(x)与f(x)的关系.