设函数f(x)=x3-kx2+x(k∈R).

1个回答

  • 解题思路:(1)当k=1时,求出f′(x)=3x2-2x+1,判断△即可得到单调区间;

    (2)解法一:当k<0时,f′(x)=3x2-2kx+1,其开口向上,对称轴

    x=

    k

    3

    ,且过(0,1).分△≤0和△>0即可得出其单调性,进而得到其最值.

    解法二:利用“作差法”比较:当k<0时,对∀x∈[k,-k],f(x)-f(k)及f(x)-f(-k).

    f′(x)=3x2-2kx+1

    (1)当k=1时f′(x)=3x2-2x+1,

    ∵△=4-12=-8<0,∴f′(x)>0,f(x)在R上单调递增.

    (2)当k<0时,f′(x)=3x2-2kx+1,其开口向上,对称轴x=

    k

    3,且过(0,1)

    (i)当△=4k2−12=4(k+

    3)(k−

    3)≤0,即−

    3≤k<0时,f′(x)≥0,f(x)在[k,-k]上单调递增,

    从而当x=k时,f(x)取得最小值m=f(k)=k,

    当x=-k时,f(x)取得最大值M=f(-k)=-k3-k3-k=-2k3-k.

    (ii)当△=4k2−12=4(k+

    3)(k−

    3)>0,即k<−

    3时,令f′(x)=3x2-2kx+1=0

    解得:x1=

    k+

    k2−3

    3,x2=

    k−

    k2−3

    3,注意到k<x2<x1<0,

    ∴m=min{f(k),f(x1)},M=max{f(-k),f(x2)},

    ∵f(x1)−f(k)=

    x31−k

    x21+x1−k=(x1−k)(

    x21+1)>0,∴f(x)的最小值m=f(k)=k,

    ∵f(x2)−f(−k)=

    x32−k

    x22+x2−(−k3−k•k2−k)=(x2+k)[(x2−k)2+k2+1]<0,

    ∴f(x)的最大值M=f(-k)=-2k3-k.

    综上所述,当k<0时,f(x)的最小值m=f(k)=k,最大值M=f(-k)=-2k3-k

    解法2:(2)当k<0时,对∀x∈[k,-k],都有f(x)-f(k)=x3-kx2+x-k3+k3-k=(x2+1)(x-k)≥0,

    故f(x)≥f(k).

    f(x)-f(-k)=x3-kx2+x+k3+k3+k=(x+k)(x2-2kx+2k2+1)=(x+k)[(x-k)2+k2+1]≤0,

    故f(x)≤f(-k),而 f(k)=k<0,f(-k)=-2k3-k>0.

    所以 f(x)max=f(−k)=−2k3−k,f(x)min=f(k)=k.

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的单调性;利用导数求闭区间上函数的最值.

    考点点评: 熟练掌握利用导数研究函数的单调性、二次函数的单调性、分类讨论思想方法、作差法比较两个数的大小等是解题的关键.