已知关于 的函数 , (I)试求函数的单调区间; (II)若在区间 内

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:

答案

【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

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)=3x∈(0,1)时,f(x)>0,因此x0>1.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,则上恒成立,为其单调递减区间;

(ii)若,则由

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

(*)

(**)

(i)当时, 恒成立,所以上的单调递增函数,

,所以在区间存在唯一一个零点

由于上的单调递增函数,所以在区间

从而,所以此时在区间内有唯一极值且为极小值适合题意,

(ii)当,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, .

由(**)式知,

由于,所以

又由于

所以

亦即

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,

【点睛】

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