已知函数f(x)=﹣x3+ax2+1(a∈R).
(1)若函数y=f(x)在区间上递增,在区间[
,+∞)上递减,求a的值;
(2)当x∈[0,1]时,设函数y=f(x)图象上任意一点处的切线的倾斜角为θ,若给定常数a∈(,+∞),求θ的取值范围;
(3)在(1)的条件下,是否存在实数m,使得函数g(x)=x4﹣5x3+(2﹣m)x2+1(m∈R)的图象与函数y=f(x)的图象恰有三个交点.若存在,请求出实数m的值;若不存在,试说明理由.
已知函数f(x)=﹣x3+ax2+1(a∈R).
(1)若函数y=f(x)在区间上递增,在区间[
,+∞)上递减,求a的值;
(2)当x∈[0,1]时,设函数y=f(x)图象上任意一点处的切线的倾斜角为θ,若给定常数a∈(,+∞),求θ的取值范围;
(3)在(1)的条件下,是否存在实数m,使得函数g(x)=x4﹣5x3+(2﹣m)x2+1(m∈R)的图象与函数y=f(x)的图象恰有三个交点.若存在,请求出实数m的值;若不存在,试说明理由.
解答:
解:由于函数f(x)=﹣x3+ax2+1(a∈R).
则导函数f′(x)=﹣3x2+2ax
(1)由于函数y=f(x)在区间上递增,在区间[
,+∞)上递减,
则得函数在x=处取得极值,即f′(
)=0,
则﹣3×2+2a×
=0,解得a=1.
(2)由于tanθ=f′(x)=﹣3x2+2ax=﹣3(x﹣)2+
,
∵a∈(,+∞),∴
①当∈(
,1],即a
时,
,f′(x)min=f′(0)=0
即0≤tanθ≤
①当∈(1,+∞),即a∈(3,+∞),时,f′(x)max=f'(1)=2a﹣3,f′(x)min=f′(0)=0
即0≤tanθ≤2a﹣3
∵0≤θ≤π,∴当a时,θ∈[0,arctan
];
当a∈(3,+∞)时,θ的取值范围是[0,arctan(2a﹣3)].
(3)在(1)的条件下,a=1,
要使函数f(x)与g(x)=x4﹣5x3+(2﹣m)x2+1的图象恰有三个交点,
等价于方程﹣x3+x2+1=x4﹣5x3+(2﹣m)x2+1,
即方程x2(x2﹣4x+1﹣m)=0恰有三个不同的实根.
∵x=0是一个根,
∴应使方程x2﹣4x+1﹣m=0有两个非零的不等实根,
由△=16﹣4(1﹣m)>0,1﹣m≠0,解得m>﹣3,m≠1
∴存在m∈(﹣3,1)∪(1,+∞),
使得函数f(x)与g(x)=x4﹣5x3+(2﹣m)x2+1的图象恰有三个交点.