Question

【題目】已知函數(shù)f（x）=x3 （1﹣a）x2﹣3ax+1，a＞0．
（1）試討論f（x）（x≥0）的單調(diào)性；
（2）證明：對于正數(shù)a，存在正數(shù)p，使得當(dāng)x∈[0，p]時，有﹣1≤f（x）≤1；
（3）設(shè)（1）中的p的最大值為g（a），求g（a）的最大值．

Answer 1

【答案】
（1）解：由于f'（x）=3x2+3（1﹣a）x﹣3a=3（x+1）（x﹣a），且a＞0，

故f（x）在[0，a]上單調(diào)遞減，在[a，+∞）上單調(diào)遞增．

（2）證明：因為 ．

當(dāng)f（a）≥﹣1時，取p=a．此時，當(dāng)x∈[0，p]時，有﹣1≤f（x）≤1成立．

當(dāng)f（a）＜﹣1時，由于f（0）+1=2＞0，f（a）+1＜0，

故存在p∈（0，a）使得f（p）+1=0．

此時，當(dāng)x∈[0，p]時，有﹣1≤f（x）≤1成立．

綜上，對于正數(shù)a，存在正數(shù)p，使得當(dāng)x∈[0，p]時，有﹣1≤f（x）≤1．

（3）由（2）知f（x）在[0，+∞）上的最小值為f（a）．

當(dāng)0＜a≤1時，f（a）≥﹣1，則g（a）是方程f（p）=1滿足p＞a的實根，

即 2p2+3（1﹣a）p﹣6a=0滿足p＞a的實根，

所以 ．

又g（a）在（0，1]上單調(diào)遞增，故 ．

當(dāng)a＞1時，f（a）＜﹣1，由于 ，

故[0，p][0，1]．此時，g（a）≤1．

綜上所述，g（a）的最大值為 ．

【解析】（1）對函數(shù)進(jìn)行求導(dǎo)，分析導(dǎo)函數(shù)的符號即可得出函數(shù)的單調(diào)性；（2）寫出的表達(dá)式，當(dāng)時，取,此時，當(dāng)時，有成立，當(dāng)時，推出,,即可證明對于正數(shù),存在正數(shù),使得當(dāng)時，有;（3）在上的最小值為,通過當(dāng)時，求解函數(shù)的最值，當(dāng)時，說明,可得到最大值為