内容正文:
专题一 函数与导数、不等式
第5讲 导数的综合应用
1.(2018·全国卷Ⅱ)已知函数f(x)=eq \f(1,3)x3-a(x2+x+1).
(1)若a=3,求f(x)的单调区间;
(2)证明:f(x)只有一个零点.
(1)解:当a=3时,f(x)=eq \f(1,3)x3-3x2-3x-3,f′(x)=x2-6x-3.
令f′(x)=0,解得x=3-2eq \r(3)或x=3+2eq \r(3).
当x∈(-∞,3-2eq \r(3))∪(3+2eq \r(3),+∞)时,f′(x)>0;
当x∈(3-2eq \r(3),3+2eq \r(3))时,f′(x)<0.
故f(x)在(-∞,3-2eq \r(3)),(3+2eq \r(3),+∞)上单调递增,在(3-2eq \r(3),3+2eq \r(3))上单调递减.
(2)证明:由于x2+x+1>0,所以f(x)=0等价于eq \f(x3,x2+x+1)-3a=0.
设g(x)=eq \f(x3,x2+x+1)-3a,则g′(x)=eq \f(x2(x2+2x+3),(x2+x+1)2)≥0,
仅当x=0时g′(x)=0,所以g(x)在(-∞,+∞)上单调递增.
故g(x)至多有一个零点,从而f(x)至多有一个零点.
又f(3a-1)=-6a2+2a-eq \f(1,3)=-6(a-eq \f(1,6))2-eq \f(1,6)<0,
f(3a+1)=eq \f(1,3)>0,
故f(x)有一个零点.
综上,f(x)只有一个零点.
2.(2017·全国卷Ⅱ)设函数f(x)=(1-x2)ex.
(1)讨论f(x)的单调性;
(2)当x≥0时,f(x)≤ax+1,求a的取值范围.
解:(1)f′(x)=(1-2x-x2)ex.
令f′(x)=0得x=-1-eq \r(2)或x=-1+eq \r(2).
当x∈(-∞,-1-eq \r(2))时,f′(x)<0;
当x∈(-1-eq \r(2),-1+eq \r(2))时,f′(x)>0;
当x∈(-1+eq \r(2),+∞)时,f′(x)<0.
所以f(x)在(-∞,-1-eq \r(2)),(-1+eq \r(2),+∞)单调递减,在(-1-eq \r(2),-1+eq \r(2))单调递增.
(2)f(x)=(1+x)(1-x)ex.
当a≥1时,设