已知函数f(x)=1/3ax^3+bx^2+x+3其中a≠0,(1)当a,b满足什么条件时fx)取得极值(2)已知a>0且f(x)在区间(0,1]上单调递增,试用a表示b的取值范围

问题描述:

已知函数f(x)=1/3ax^3+bx^2+x+3其中a≠0,(1)当a,b满足什么条件时fx)取得极值(2)已知a>0且f(x)在区间(0,1]上单调递增,试用a表示b的取值范围
第一个题要分类讨论.

(1)由已知得f′(x)=ax2+2bx+1,
令f′(x)=0,得ax2+2bx+1=0,
f(x)要取得极值,方程ax2+2bx+1=0,必须有解,
所以△=4b2-4a>0,即b2>a,
此时方程ax2+2bx+1=0的根为
x1=-2b-4b2-4a2a=-b-b2-aa,x2=-2b+4b2-4a2a=-b-+b2-aa,,
所以f′(x)=a(x-x1)(x-x2)
当a>0时,
所以f(x)在x1,x2处分别取得极大值和极小值.
当a<0时,
所以f(x)在x1,x2处分别取得极大值和极小值.
综上,当a,b满足b2>a时,f(x)取得极值.
(2)要使f(x)在区间(0,1]上单调递增,需使f′(x)=ax2+2bx+1≥0在(0,1]上恒成立.
即b≥-ax2-12x,x∈(0,1]恒成立,
所以b≥-(-ax2-12x)max
设g(x)=-ax2-12x,g′(x)=-a2+12x2=a(x2-1a)2x2,
令g′(x)=0得x=1a或x=-1a(舍去),
当a>1时,0<1/a<1,当x∈(0,1/a]时g′(x)>0,g(x)=-ax/2-1/2x单调增函数;
当x∈(1/a,1]时g′(x)<0,g(x)=-ax/2-1/2x单调减函数,
所以当x=1/a时,g(x)取得最大,最大值为g(1a)=-a.
所以b≥-a
当0<a≤1时,1a≥1,
此时g′(x)≥0在区间(0,1]恒成立,
所以g(x)=-ax/2-1/2x在区间(0,1]上单调递增,当x=1时g(x)最大,最大值为g(1)=-a/2+1/2,
所以b≥-a/2+1/2
综上,当a>1时,b≥-a;
0<a≤1时,b≥-a/2+1/2;