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高考数学必做百题第86题(理科2017版)

  2016-10-11 08:19:44  

 086. 已知函数$f(x)={{x}^{3}}-a{{x}^{2}}-3x$。

(1)若$f(x)$在$\left[ 1,+\infty  \right)$上是增函数,求实数$a$的取值范围;
(2)若$x=3$是$f\left( x \right)$的极值点,求$f\left( x \right)$的单调区间和极值。
解:(1)∵$f(x)={{x}^{3}}-a{{x}^{2}}-3x$,
∴$f'\left( x \right)=3{{x}^{2}}-2ax-3$。
由$f'\left( x \right)\ge 0$,得$a\le \dfrac{3}{2}\left( x-\dfrac{1}{x} \right)$。
设$g\left( x \right)=\dfrac{3}{2}\left( x-\dfrac{1}{x} \right)$,则$g'\left( x \right)=\dfrac{3}{2}\left( 1+\dfrac{1}{{{x}^{2}}} \right)$,
∴当$x\ge 1$时,$g\left( x \right)$是增函数,
∴$g{{\left( x \right)}_{\min }}=\dfrac{3}{2}\left( 1-1 \right)=0$,∴$a\le g{{\left( x \right)}_{\min }}=0$。
∴实数$a$的取值范围是$\left( -\infty 0 \right]$。
(2)∵$x=3$是$f\left( x \right)$的极值点,
∴$f'\left( 3 \right)=0$,即27-6a-3=0,∴$a=4$。
∴$f\left( x \right)={{x}^{3}}-4{{x}^{2}}-3x$,$f'\left( x \right)=3{{x}^{2}}-8x-3$。
令$f\left( x \right)=0$,得$x=-\dfrac{1}{3}$或$3$。
当$x$变化时,$f'\left( x \right)$、$f\left( x \right)$的变化情况如下表:
$x$ $\left( -\infty, -\dfrac{1}{3} \right)$  $-\dfrac{1}{3}$   $\left( -\dfrac{1}{3},3 \right)$ $3$   $\left( 3,+\infty  \right)$ 
 $f'\left( x \right)$  +  0  -   0  +
 $f\left( x \right)$  ↗  极大值  ↘  极小值  ↗
      
∴$f\left( x \right)$的单调递增区间为$\left( -\infty ,-\dfrac{1}{3} \right]$,$\left[ 3,+\infty  \right)$;单调递减区间为$\left[ -\dfrac{1}{3},3 \right]$。$f\left( x \right)$的极大值为$\dfrac{14}{27}$,极小值为$-18$。


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