已知函數f(x)=2x3+3ax2+1(x∈R).
(Ⅰ)若f(x)在x=1處取得極值,求實數a的值;
(Ⅱ)求f(x)的單調區間;
(Ⅲ)求函數f(x)在閉區間[0,2]的最小值.
【答案】分析:(Ⅰ)由條件“f(x)在x=1處取得極值”可得f'(1)=0,解方程即可;
(Ⅱ)先求導數fˊ(x),然后討論a的值,在函數的定義域內解不等式fˊ(x)>0和fˊ(x)<0即可
(Ⅲ)討論a的取值范圍,再根據極值與最值的求解方法,將f(x)的各極值與其端點的函數值比較,其中最小的一個就是最小值.
解答:解:(Ⅰ)f'(x)=6x2+6ax,
因為f(x)在x=1處取得極值,所以f'(1)=0,解得a=-1.(2分)
(Ⅱ)f'(x)=6x(x+a),
①當-a=0時,f'(x)=6x2≥0,則f(x)在(-∞,+∞)上為增函數;
②當-a<0,即a>0時,由f'(x)=6x(x+a)>0
得x<-a或x>0,所以f(x)的單調增區間為(-∞,-a)和(0,+∞);
由f'(x)=6x(x+a)<0得-a<x<0,
所以f(x)的單調減區間為(-a,0);
③當-a>0即a<0時,
由f'(x)=6x(x+a)>0得x>-a或x<0,
所以f(x)的單調增區間為(-∞,0)和(-a,+∞);
由f'(x)=6x(x+a)<0,得0<x<-a,
所以f(x)的單調減區間為(0,-a).
綜上所述,當a=0時,f(x)的單調增區間為(-∞,+∞);
當a>0時,f(x)的單調增區間為(-∞,-a)和(0,+∞),f(x)的單調減區間為(-a,0);當a<0時,f(x)的單調增區間為(-∞,0)和(-a,+∞),f(x)的單調減區間為(0,-a).(8分)
(Ⅲ)①當-a≤0即a≥0時,由(Ⅱ)可知,f(x)在[0,2]上單調遞增,
所以f(x)的最小值為f(0)=1;
②當0<-a<2,即-2<a<0時,由(Ⅱ)可知,f(x)在[0,-a)上單調遞減,在(-a,2]
上單調遞增,所以f(x)的最小值為f(-a)=a3+1;
③當-a≥2即a≤-2時,由(Ⅱ)可知,f(x)在[0,2]上單調遞減,
所以f(x)的最小值為f(2)=17+12a.
綜上所述,當a≥0時,f(x)的最小值為f(0)=1;-2<a<0時,f(x)的最小值為f(-a)=a3+1;a≤-2時,f(x)的最小值為f(2)=17+12a.(14分)
點評:本題主要考查了利用導數研究函數的極值,以及利用導數研究函數的單調性和利用導數求閉區間上函數的最值,屬于基礎題.