给定函数f(x)=x33-ax2+(a2-1)x和g(x)=x+a2x (Ⅰ)求证:f(x)总有两个极值点; (Ⅱ)若f(x)和g(x)有相同的极值点,求a的值.

问题描述:

给定函数f(x)=

x3
3
-ax2+(a2-1)x和g(x)=x+
a2
x

(Ⅰ)求证:f(x)总有两个极值点;
(Ⅱ)若f(x)和g(x)有相同的极值点,求a的值.

证明:(I)因为f'(x)=x2-2ax+(a2-1)=[x-(a+1)][x-(a-1)],
令f'(x)=0,则x1=a+1,x2=a-1,------------------------------------------(2分)
则当x<a-1时,f'(x)>0,当a-1<x<a+1,f'(x)<0
所以x=a-1为f(x)的一个极大值点,-----------------------(4分)
同理可证x=a+1为f(x)的一个极小值点.-------------------------------------(5分)
另(I)因为f′(x)=x2-2ax+(a2-1)是一个二次函数,
且△=(-2a)2-4(a2-1)=4>0,-------------------------------------(2分)
所以导函数有两个不同的零点,
又因为导函数是一个二次函数,
所以函数f(x)有两个不同的极值点.---------------------------------------(5分)
(II) 因为g′(x)=1−

a2
x2
(x−a)(x+a)
x2

令g'(x)=0,则x1=a,x2=-a---------------------------------------(6分)
因为f(x)和g(x)有相同的极值点,且x1=a和a+1,a-1不可能相等,
所以当-a=a+1时,a=−
1
2
,当-a=a-1时,a=
1
2

经检验,a=−
1
2
a=
1
2
时,x1=a,x2=-a都是g(x)的极值点.--------------(8分)