设函数 f(x)= x 3 -tx+ t-1 2 ,t∈R .

1个回答

  • (1)∵函数 f(x)= x 3 -tx+

    t-1

    2 ,t∈R ,∴f(x)=3x 2-t.

    1°若t≤0,则f(x)≥0(不恒等于0)在[0,1]上恒成立,∴f(x)在[0,1]上单调递增;

    2°若t≥3时,∵3x 2≤3,∴f(x)≤0在[0,1]上恒成立,∴f(x)在[0,1]上单调递减;

    3°若0<t<3,则 f ′ (x)=3(x+

    t

    3 )(x-

    t

    3 ) ,令f(x)=0,解得 x=

    t

    3 ,

    当 x∈[0,

    t

    3 ) 时,f(x)<0,∴f(x)在 x∈[0,

    t

    3 ) 上单调递减;

    当 x∈(

    t

    3 ,1] 时,f(x)>0,∴f(x)在 x∈(

    t

    3 ,1] 上单调递增.

    (2) f(x)+|

    t-1

    2 |+h≥0 ⇔ f(x)+|

    t-1

    2 |≥-h ,因此,只需求出当x∈[0,1],t∈R时, f(x)+|

    t-1

    2 | 的最小值即可.

    方法一:令g(x)=f(x)+ |

    t-1

    2 | ,x∈[0,1],

    而g(x)=f(x),由(1)的结论可知:

    当t≤0或t≥3时,则g(x)在[0,1]上单调,故g(x) min=min{g(0),g(1)}=min{

    t-1

    2 +|

    t-1

    2 | ,

    1-t

    2 +|

    t-1

    2 | }=0.

    当0<t<3时,则 g(x ) min =g(

    t

    3 ) =-

    2

    3 t

    t

    3 +

    t-1

    2 +|

    t-1

    2 | .

    ∴h(t)=

    0,当t≤0或t≥3时

    -

    2

    3 t

    t

    3 +

    t-1

    2 +|

    t-1

    2 |,当0<t<3时 .

    下面求当t∈R时,关于t的函数h(t)的最小值.

    当t∈(0,1)时,h(t)= -

    2t

    3

    t

    3 在(0,1)上单调递减;

    当1<t<3时,h(t)= -

    2t

    3

    t

    3 +t-1 , h ′ (t)=1-

    t

    3 >0,∴h(t)在(1,3)上单调递增.又h(t)在t=1处连续,故h(t)在t∈(0,3)上的最小值是h(1)=-

    2

    3

    9 .

    综上可知:当t∈[0,1]且t∈R时, f(x)+|

    t-1

    2 | 的最小值为 m=-

    2

    3

    9 ,即得h的最小值为-m=

    2

    3

    9 .

    方法2:对于给定的x∈[0,1],求关于t的函数(t∈R),

    g(t)=f(x)+ |

    t-1

    2 | =-xt+

    t-1

    2 +|

    t-1

    2 | +x 3=

    -xt+ x 3 ,当t<1时

    (1-x)t+ x 3 -1,当t≥1时 的最小值.

    由于-x≤0,当t∈(-∞,1)时,g(t)≤0;由于1-x≥0,故当t∈(1,+∞)时,g(t)≥0.

    考虑到g(t)在t=1处连续,∴g(t)的最小值h(x)=x 3-x.

    下面再求关于x的函数h(x)=x 3-x在x∈[0,1]时的最小值.

    h(x)=3x 2-1,令h(x)=0,解得 x=

    3

    3 .

    当 x∈(0,

    3

    3 ) 时,h(x)<0,函数h(x)在此区间上单调递减;当 x∈(

    3

    3 ,1) 时,h(x)>0,函数h(x)在此区间上单调递增.

    故h(x)的最小值为 h(

    3

    3 )=-

    2

    3

    9 .

    综上可得:当x∈(0,1)时,且t∈R. f(x)+|

    t-1

    2 | 的最小值m=-

    2

    3

    9 ,即得h的最小值为-m=

    2

    3

    9 .