三、解答题
(20)(本小题满分12分)
已知函数f(x)=4x3-3x2cosθ+cosθ,其中x∈R,θ为参数,且0≤θ<2π.
(Ⅰ)当cosθ=0时,判断函数f(x)是否有极值;
(Ⅱ)要使函数f(x)的极小值大于零,求参数θ的取值范围;
(Ⅲ)若对(Ⅱ)中所求的取值范围内的任意参数θ,函数f(x)在区间
(2a-1,a)内都是增函数,求实数α的取值范围.
本小题主要考查运用导数研究函数的单调性及极值、解不等式等基础知识,
考查综合分析和解决问题的能力,以及分类讨论的数学思想方法.满分12分.
(Ⅰ)解:当cosθ=0时,f(x)=4x3,则f(x)在(-∞,+∞)内是增函数,故无极值.
(Ⅱ)解:f′(x)=12x2-6xcosθ,令f′(x)=0,得
x1=0,x2=.
由(Ⅰ),只需分下面两种情况讨论.
当cosθ>0时,随x的变化,f′(x)的符号及f(x)的变化情况如下表:
因此,函数f(x)在x=处取得极小值f(),且
f()=-.
要使f()>0,必有->0,可得
0<cosθ<.
由于0≤θ<2π,故
<θ<或<θ<.
②当cosθ<0时,随x的变化,f′(x)的符号及f(x)的变化情况如下表:
因此,函数f(x)在x=0处取得极小值f(0),且
f(0)=cosθ
若f(0)>0,且cosθ>0.矛盾.所以当cosθ<0时,f(x)的极小值
不会大于零.
综上,要使函数f(x)在(-∞,+∞)内的极小值大于零,
参数θ的取值范围为
(Ⅲ)解:由(Ⅱ)知,函数f(x)在区间(-∞,0)与(,+∞)
内都是增函数.由题设,函数f(x)在(2a-1,a)内是增函数,则a须满足不等式组
由(Ⅱ),参数θ∈时,0<cosθ<.要使不等式
2a-1≥cosθ关于参数θ恒成立,必有2a-1≥,即.
综上,解得a≤0或<1.所以a的取值范围是
(-∞,0]∪[,1).
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