已知函数f(x)=﹣x3+ax2+1(a∈R). (1)若函数y=f(x)在区间上递

已知函数f(x)=﹣x3+ax2+1(aR).

(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(mR)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.

答案

解答:

解:由于函数f(x)=﹣x3+ax2+1(aR).

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.

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