Question

已知函數(shù)f（x）=ax³+x²-ax（a，x∈R）．
（1）當a=1時，求函數(shù)f（x）的極值；
（2）若f（x）在區(qū)間[0，+∞）上單調(diào)遞增，試求a的取值或取值范圍；
（3）設(shè)函數(shù)，x∈（-1，b]，（b＞-1），如果存在a∈（-∞，-1]，對任意x∈（-1，b]都有h（x）≥0成立，試求b的最大值．

Answer 1

解：（1）當a=1時，f（x）=x³+x²-x，∴f′（x）=3x²+2x-1，
令f′（x）=0，則，x₂=-1，…（2分）
x、f′（x）和f（x）的變化情況如下表

x	（-∞，-1）	-1
f′（x）	+	0	-	0	+
f（x）	↗	極大值f（-1）=1	↘	極小值	↗

即函數(shù)的極大值為1，極小值為； …（5分）
（2）f'（x）=3ax²+2x-a，
若f（x）在區(qū)間[0，+∞）上是單調(diào)遞增函數(shù)，則f'（x）在區(qū)間[0，+∞）內(nèi)恒大于或等于零，
若a＜0，這不可能；
若a=0，則f（x）=x²符合條件；
若a＞0，則由二次函數(shù)f'（x）=3ax²+2x-a的性質(zhì)知，即，這也不可能，
綜上可知，當且僅當a=0時，f（x）在區(qū)間[0，+∞）上單調(diào)遞增； …（10分）
（3）由f'（x）=3ax²+2x-a，，
∴h（x）=ax²+（2a+1）x+（1-3a），x∈（-1，b]，（b＞-1），
當-1＜x≤b時，令ax²+（2a+1）x+（1-3a）≥0，…①，
由a∈（-∞，-1]，∴h（x）的圖象是開口向下的拋物線，
故它在閉區(qū)間上的最小值必在區(qū)間端點處取得，…（11分）
又h（-1）=-4a＞0，
∴不等式①恒成立的充要條件是h（b）≥0，即ab²+（2a+1）b+（1-3a）≥0，
∵b＞-1，∴b+1＞0，且a＜0，∴，
依題意這一關(guān)于a的不等式在區(qū)間（-∞，-1]上有解，
∴，即，b²+b-4≤0，
∴，又b＞-1，故，
從而． …（14分）
分析：（1）求導(dǎo)數(shù)，確定函數(shù)的單調(diào)性，可得函數(shù)的極值；
（2）若f（x）在區(qū)間[0，+∞）上是單調(diào)遞增函數(shù)，則f'（x）在區(qū)間[0，+∞）內(nèi)恒大于或等于零，由此可求a的取值；
（3）存在a∈（-∞，-1]，對任意x∈（-1，b]（b＞-1）都有h（x）≥0成立，等價于h（x）≥h（-1）在區(qū)間[-1，b]上恒成立，即（x+1）[ax²+（2a+1）x+（1-3a）]≥0，進而分類討論，即可求得結(jié)論．
點評：本題考查利用導(dǎo)數(shù)求閉區(qū)間上函數(shù)最值的應(yīng)用，考查運算求解能力，推理論證能力；考查化歸與轉(zhuǎn)化思想，屬于中檔題．