解答题设函数.(I)试讨论函数f(x)在区间[0,1]上的单调性:(II)求最小的实数

发布时间:2020-07-09 01:24:08

解答题设函数.
(I)试讨论函数f(x)在区间[0,1]上的单调性:
(II)求最小的实数h,使得对任意x∈[0,1]及任意实数t,恒成立.

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解:(1)∵函数,∴f′(x)=3x2-t.
1°若t≤0,则f′(x)≥0(不恒等于0)在[0,1]上恒成立,∴f(x)在[0,1]上单调递增;
2°若t≥3时,∵3x2≤3,∴f′(x)≤0在[0,1]上恒成立,∴f(x)在[0,1]上单调递减;
3°若0<t<3,则,令f′(x)=0,解得,
当时,f′(x)<0,∴f(x)在上单调递减;
当时,f′(x)>0,∴f(x)在上单调递增.
(2)?,因此,只需求出当x∈[0,1],t∈R时,的最小值即可.
方法一:令g(x)=f(x)+,x∈[0,1],
而g′(x)=f′(x),由(1)的结论可知:
当t≤0或t≥3时,则g(x)在[0,1]上单调,故g(x)min=min{g(0),g(1)}=min{,}=0.
当0<t<3时,则=-.
∴h(t)=.
下面求当t∈R时,关于t的函数h(t)的最小值.
当t∈(0,1)时,h(t)=在(0,1)上单调递减;
当1<t<3时,h(t)=,>0,∴h(t)在(1,3)上单调递增.又h(t)在t=1处连续,故h(t)在t∈(0,3)上的最小值是h(1)=-.
综上可知:当t∈[0,1]且t∈R时,的最小值为,即得h的最小值为-m=.
方法2:对于给定的x∈[0,1],求关于t的函数(t∈R),
g(t)=f(x)+=-xt++x3=的最小值.
由于-x≤0,当t∈(-∞,1)时,g′(t)≤0;由于1-x≥0,故当t∈(1,+∞)时,g′(t)≥0.
考虑到g(t)在t=1处连续,∴g(t)的最小值h(x)=x3-x.
下面再求关于x的函数h(x)=x3-x在x∈[0,1]时的最小值.
h′(x)=3x2-1,令h′(x)=0,解得.
当时,h′(x)<0,函数h(x)在此区间上单调递减;当时,h′(x)>0,函数h(x)在此区间上单调递增.
故h(x)的最小值为.
综上可得:当x∈(0,1)时,且t∈R.的最小值m=-,即得h的最小值为-m=.解析分析:(1)对t分类讨论,利用导数与单调性的关系即可得出;(2)把问题正确等价转化,通过分类讨论,利用导数研究函数的单调性和最值,即可得出.点评:熟练掌握分类讨论的思想方法、利用导数研究函数单调性、极值、最值、及把问题正确等价转化是解题的关键.
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