已知关于 的函数
,
(I)试求函数的单调区间;
(II)若在区间
内有极值,试求a的取值范围;
(III) 时,若
有唯一的零点
,试求
.(注:
为取整函数,表示不超过
的最大整数,如
;以下数据供参考:
已知关于 的函数
,
(I)试求函数的单调区间;
(II)若在区间
内有极值,试求a的取值范围;
(III) 时,若
有唯一的零点
,试求
.(注:
为取整函数,表示不超过
的最大整数,如
;以下数据供参考:
【分析】
(I)由题意的定义域为
,对a分类讨论:当a≥0时,当a<0时,即可得出单调性;
(II) , 所以
的定义域也为
,且
,
令h(x)=2x3-ax-2,x∈[0,+∞),h′(x)=6x2-a,当a<0时,可得:函数h(x)在(0,1)内至少存在一个变号零点x0,且x0也是f′(x)的变号零点,此时f(x)在区间(0,1)内有极值.当a≥0时,由于函数f(x)单调,因此函数f(x)无极值.
(III)a>0时,由(II)可知:f(1)=3知x∈(0,1)时,f(x)>0,因此x0>1.又f′(x)在区间(1,+∞)上只有一个极小值点记为x1,由题意可知:x1即为x0.得到 ,即
,消去可得:
,a>0,令
分别研究单调性即可得出x0的取值范围.
【详解】(I)由题意的定义域为
(i)若,则
在
上恒成立,
为其单调递减区间;
(ii)若,则由
得
,
时,
,
时,
,
所以为其单调递减区间;
为其单调递增区间;
(II) 所以
的定义域也为
,
且
令 (*)
则 (**)
(i)当时,
恒成立,所以
为
上的单调递增函数,
又,所以在区间
内
存在唯一一个零点
,
由于为
上的单调递增函数,所以在区间
内
,
从而在
,所以此时
在区间
内有唯一极值且为极小值
,
适合题意,
(ii)当时
,即在区间(0,1)上
恒成立,此时,
无极值.
综上所述,若在区间
内有极值,则a的取值范围为
.
(III) ,由(II)且
知
时
,
.
由(**)式知,。
由于,所以
,
又由于,
所以
亦即
,
由
从而得
所以,,
从而,又因为
有唯一的零点
,所以
即为
,
消去a,得
时令
,
则在区间上为
单调递增函数,
为单调递减函数,
且
【点睛】