Question

（2013•臨沂三模）已知函數(shù)f(x)=

ax3+ 1 2 x2-2x，x＞0 xex，x≤0

在點(diǎn)A（1，f（1））處的切線l的斜率為零．
（Ⅰ）求a的值；
（Ⅱ）求f（x）的單調(diào)區(qū)間；
（Ⅲ）若對(duì)任意的x₁，x₂∈[m，m+3]，不等式|f(x1)-f(x2)|≤

45

2

恒成立，這樣的m是否存在？若存在，請(qǐng)求出m的取值范圍；若不存在，請(qǐng)說明理由．

Answer 1

分析：（Ⅰ）求出x＞0時(shí)的f'（x），再由f'（1）=0求出a的值；
（Ⅱ）把a(bǔ)的值代入解析式，分別求x＞0時(shí)和x≤0時(shí)函數(shù)的導(dǎo)數(shù)f'（x），再求出f'（x）＞0和f'（x）＜0對(duì)應(yīng)的x范圍，求出函數(shù)的單調(diào)區(qū)間；
（Ⅲ）根據(jù)（Ⅱ）求出的單調(diào)區(qū)間，對(duì)m進(jìn)行分三類進(jìn)行討論：當(dāng)m＞1時(shí)、當(dāng)0＜m≤1時(shí)，當(dāng)m≤0時(shí)，利用在區(qū)間[m，m+3]上的單調(diào)性，分別求出最大值和最小值，然后作差判斷是否滿足|f(x1)-f(x2)|≤

45

2

，最后再三種結(jié)果并在一起．

解答：解：（Ⅰ）由題意當(dāng)x＞0時(shí)，f'（x）=3ax²+x-2，且f'（1）=0，
∴3a+1-2=0，解得a=

1

3

，
（Ⅱ）由（Ⅰ）知，f(x)=

1 3 x3+ 1 2 x2-2x，x＞0 xex，x≤0

                                             
當(dāng)x＞0時(shí)，f'（x）=x²+x-2=（x+2）（x-1），
∴x∈[0，1）時(shí)，f'（x）＜0；x∈（1，+∞）時(shí)f'（x）＞0．                            
當(dāng)x≤0時(shí)，f'（x）=xe^x+e^x=（x+1）e^x，
∴x∈（-∞，-1）時(shí)f'（x）＜0；x∈（-1，0）時(shí)f'（x）＞0．                           
∴f（x）在（-1，0），（1，+∞）上單調(diào)遞增；
在[0，1），（-∞，-1）上單調(diào)遞減．                                                
（Ⅲ）由（Ⅱ）知，①當(dāng)m＞1時(shí)，f（x）在[m，m+3]上遞增，
故f_max（x）=f（m+3），f_min（x）=f（m），
由f(m+3)-f(m)=

1

3

(m+3)3+

1

2

(m+3)2-2(m+3)-(

1

3

m3+

1

2

m2-2m)
=(m+3)[

1

3

(m+3)2+

1

2

(m+3)-2]-

1

3

m3-

1

2

m2+2m
=3m2+12m+

15

2

=3(m+2)2-

9

2

，
∵m＞1，∴3（m+2）²-

9

2

＞27-

9

2

＞

45

2

，
即f(m+3)-f(m)＞

45

2

，此時(shí)m不存在，
②當(dāng)0＜m≤1時(shí)，f（x）在[m，1]上遞減，在[1，m+3]上遞增，
故fmin(x)=f(1)=-

7

6

．
∴|f(x1)-f(x2)|≤f(4)-f(1)=

64

3

+

7

6

=

45

2

，
∴0＜m≤1時(shí)，符合題意．                                                          
③當(dāng)m≤0時(shí)，m+3≤3，
∴fmax(x)＜f(3)=

15

2

．0≤x＜3時(shí)，f(x)≥f(1)=-

7

6

；
x＜0時(shí)，f（-1）≤f（x）＜0，即-

1

e

≤f(x)＜0．
∴x₁，x₂∈[m，m+3]時(shí)，|f(x1)-f(x2)|＜

15

2

-(-

7

6

)=

26

3

＜

45

2

，
∴m≤0時(shí)，符合題意．                                                            
綜上，存在m∈（-∞，1]使原不等式恒成立．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了導(dǎo)數(shù)的幾何意義，導(dǎo)數(shù)與函數(shù)的單調(diào)性關(guān)系，以及恒成立問題轉(zhuǎn)化為求最值等綜合應(yīng)用，考查了分類討論思想和轉(zhuǎn)化思想，難度較大．