(20)已知函数f(x)=4x3-3x2cosθ+cosθ,其中x∈R,θ为参数,且0≤θ<2π.  

(20)已知函数f(x)=4x3-3x2cosθ+cosθ,其中x∈R,θ为参数,且0≤θ<2π.

    (Ⅰ)当cosθ=0时,判断函数f(x)是否有极值;

    (Ⅱ)要使函数f(x)的极小值大于零,求参数θ的取值范围;

    (Ⅲ)若对(Ⅱ)中所求的取值范围内的任意参数θ,函数f(x)在区间(2a-1,a)内都是增函数,求实数α的取值范围.

答案

本小题主要考查运用导数研究函数的单调性及极值、解不等式等基础知识,考查综合分析和解决问题的能力,以及分类讨论的数学思想方法.

(Ⅰ)解:当cosθ=0时,f(x)=4x3,则f(x)在(-∞,+∞)内是增函数,故无极值.

(Ⅱ)解:f′(x)=12x2-6xcosθ,令f′(x)=0,得

 

x1=0,x2=

.

由(Ⅰ),只需分下面两种情况讨论.

当cosθ>0时,随x的变化,f′(x)的符号及f(x)的变化情况如下表:

因此,函数f(x)在x=

处取得极小值f(),且

f(

)=-.

   要使f(

)>0,必有->0,可得

0<cosθ<

.

    由于0≤θ<2π,故

<θ<<θ<.

②当cosθ<0时,随x的变化,f′(x)的符号及f(x)的变化情况如下表:

因此,函数f(x)在x=0处取得极小值f(0),且

f(0)=

cosθ

若f(0)>0,且cosθ>0.矛盾.所以当cosθ<0时,f(x)的极小值不会大于零.

综上,要使函数f(x)在(-∞,+∞)内的极小值大于零,参数θ的取值范围为

(Ⅲ)解:由(Ⅱ)知,函数f(x)在区间(-∞,0)与(

,+∞)内都是增函数.

由题设,函数f(x)在(2a-1,a)内是增函数,则a须满足不等式组

由(Ⅱ),参数θ∈

时,0<cosθ<.要使不等式2a-1≥cosθ关于参数θ恒成

 

立,必有2a-1≥

.

 

综上,解得a≤0或

<1.所以a的取值范围是

(-∞,0]∪[

,1).

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