設(shè)a為實(shí)數(shù),函數(shù)f(x)=x|x2-a|.(1)當(dāng)a=1時(shí),求函數(shù)f(x)在區(qū)間[-1,1]上的最大值和最小值;(2)求函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間.
分析:(1)當(dāng)a=1時(shí),由x∈[-1,1],知f(x)=-x3+x,故f′(x)=-3x2+1=-3(x-
3
3
)(x+
3
3
),令f′(x)=0,得x=
3
3
,x=-
3
3
,由此能求出函數(shù)f(x)在x∈[-1,1]上的最小值、最大值.
(2)當(dāng)a=0時(shí),f(x)=x3,f(x)的單調(diào)增區(qū)間為(-∞,+∞);當(dāng)a<0時(shí),f(x)=x3-ax,由f′(x)=3x2-a>0恒成立,知f(x)的增區(qū)間為(-∞,+∞).當(dāng)a>0時(shí),x≥
a
x≤-
a
時(shí),f′(x)=3x2-a=3(x+
a
3
)(x-
a
3
),-
a
3
>-
a
,
a
3
a
,f(x)的單調(diào)減區(qū)間為(-∞,-
a
)
(
a
,+∞)
.當(dāng)-
a
<x<
a
時(shí),f′(x)=-3x2+a=-3(x+
a
3
)(x-
a
3
)
,f(x)的單調(diào)增區(qū)間為(-
a
3
,
a
3
),f(x)的單調(diào)減區(qū)間為(-
a
,-
a
3
)
,(
a
3
a
)
.由此能求出函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間.
解答:解:(1)當(dāng)a=1時(shí),f(x)=x|x2-1|.
∵x∈[-1,1],∴f(x)=-x3+x,
則f′(x)=-3x2+1=-3(x-
3
3
)(x+
3
3
),
令f′(x)=0,得x=
3
3
,x=-
3
3
,
±
3
3
[-1,1],
f(-1)=1-1=0,
f(-
3
3
)=-(-
3
3
3-
3
3
=-
2
3
9
,
f(
3
3
)=(
3
3
)
3
-
3
3
=
2
3
9
,
f(1)=-1+1=0,
∴函數(shù)f(x)在x∈[-1,1]上的最小值為-
2
3
9
,最大值為
2
3
9

(2)(i)當(dāng)a=0時(shí),f(x)=x3,f(x)的單調(diào)增區(qū)間為(-∞,+∞).
(ii)當(dāng)a<0時(shí),f(x)=x3-ax,
∵f′(x)=3x2-a>0恒成立,
∴f(x)在(-∞,+∞)上單調(diào)遞增,
∴f(x)的增區(qū)間為(-∞,+∞).
(iii)當(dāng)a>0時(shí),①當(dāng)x≥
a
x≤-
a
時(shí),f(x)=x3-ax,
因?yàn)閒′(x)=3x2-a=3(x+
a
3
)(x-
a
3
),-
a
3
>-
a
,
a
3
a

所以,當(dāng)x≤-
a
x≥
a
時(shí),f′(x)>0,
從而f(x)的單調(diào)增區(qū)間為(-∞,-
a
)
(
a
,+∞)

②當(dāng)-
a
<x<
a
時(shí),f(x)=-x3+ax,
f′(x)=-3x2+a=-3(x+
a
3
)(x-
a
3
)

令f′(x)=0,得x=
a
3
,x=-
a
3
,
列表,得
 x  (-
a
,-
a
3
-
a
3
 
-
a
3
a
3
 
a
3
 (
a
3
a
 f′(x) - + -
 f(x)  極小值  極大值
∴f(x)的單調(diào)增區(qū)間為(-
a
3
a
3
),f(x)的單調(diào)減區(qū)間為(-
a
,-
a
3
)
,(
a
3
,
a
)

綜上所述,當(dāng)a≤0時(shí),函數(shù)f(x)的單調(diào)增區(qū)間為(-∞,+∞);
當(dāng)a>0時(shí),函數(shù)f(x)的單調(diào)增區(qū)間為(-∞,-
a
),(
a
,+∞)
(-
a
3
,
a
3
)

f(x)的單調(diào)減區(qū)間為(-
a
,-
a
3
),(
a
3
,
a
)
點(diǎn)評(píng):本題考查閉區(qū)間上函數(shù)最值的應(yīng)用,考查運(yùn)算求解能力,推理論證能力;考查化歸與轉(zhuǎn)化思想.對(duì)數(shù)學(xué)思維的要求比較高,有一定的探索性.綜合性強(qiáng),難度大,是高考的重點(diǎn).易錯(cuò)點(diǎn)是分類討論時(shí)因分類不清容易出錯(cuò).解題時(shí)要認(rèn)真審題,仔細(xì)解答.
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y=-2x
y=-2x

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