Question

已知函數(shù)（a∈R）．
（1）當(dāng)a=-3時(shí)，求函數(shù)f（x）的極值；
（2）若函數(shù)f（x）的圖象與x軸有且只有一個(gè)交點(diǎn)，求a的取值范圍．

Answer 1

【答案】分析：（1）由a=-3得到f（x）的解析式，求出導(dǎo)函數(shù)等于0時(shí)x的值，討論函數(shù)的增減性得到函數(shù)的極值；
（2）求出導(dǎo)函數(shù)，利用導(dǎo)函數(shù)根的判別式討論導(dǎo)函數(shù)=0方程的解的情況得到關(guān)于a的不等式，因?yàn)閳D象與x軸有且只有一個(gè)交點(diǎn)，①根的判別式小于等于0，f′（x）≥0在R上恒成立，f（x）在R上單調(diào)遞增，f（0）=-a＜0，f（3）=2a＞0；②根的判別式大于0時(shí)由f（x₁）•f（x₂）＞0得到求出a的解集可．
解答：解：（1）當(dāng)a=-3時(shí)，，
∴f′（x）=x²-2x-3=（x-3）（x+1）．
令f′（x）=0，得x₁=-1，x₂=3．
當(dāng)x＜-1時(shí)，f′（x）＞0，則f（x）在（-∞，-1）上單調(diào)遞增；
當(dāng)-1＜x＜3時(shí)，f′（x）＜0，則f（x）在（-1，，3）上單調(diào)遞減；
當(dāng)x＞3時(shí)，f′（x）＞0，f（x）在（3，+∞）上單調(diào)遞增．
∴當(dāng)x=-1時(shí)，f（x）取得極大值為f（-1）=；
當(dāng)x=3時(shí)，f（x）取得極小值為=-6．
（2）∵f′（x）=x²-2x+a，∴△=4-4a=4（1-a）．
①若a≥1，則△≤0，∴f′（x）≥0在R上恒成立，∴f（x）在R上單調(diào)遞增．∵f（0）=-a＜0，f（3）=2a＞0，∴當(dāng)a≥1時(shí)，函數(shù)f（x）的圖象與x軸有且只有一個(gè)交點(diǎn)．
②若a＜1，則△＞0，∴f′（x）=0有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根，不妨設(shè)為x₁，x₂，（x₁＜x₂）．∴x₁+x₂=2，x₁x₂=a．
當(dāng)x變化時(shí)，f′（x），f（x）的取值情況如下表：
∵x₁²-2x₁+a=0，∴a=-x₁²+2x₁．
∴===．
同理f（x₂）=．
∴===．
令f（x₁）•f（x₂）＞0，解得a＞0．
而當(dāng)0＜a＜1時(shí)，f（0）=-a＜0，f（3）=2a＞0，
故當(dāng)0＜a＜1時(shí)，函數(shù)f（x）的圖象與x軸有且只有一個(gè)交點(diǎn)．
綜上所述，a的取值范圍是（0，+∞）．
點(diǎn)評(píng)：考查學(xué)生利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)極值的能力，分類討論的數(shù)學(xué)思想．