数学救急室
#398e193a-3cd1-4387-b819-61b9e124f05c中等解答题导数与函数单调性导数及其应用

含参函数单调性的充要条件

已知函数 f(x)=13x3−12ax2+(a−1)x+1f(x) = \dfrac{1}{3}x^3 - \dfrac{1}{2}ax^2 + (a - 1)x + 1(a∈Ra \in \mathbb{R})。 (1)当 a=3a = 3 时,求 f(x)f(x) 的单调区间; (2)若 f(x)f(x) 在 (−∞,+∞)(-\infty, +\infty) 上为单调递增函数,求 aa 的取值范围。

解析
f′(x)=x2−ax+(a−1)f'(x) = x^2 - ax + (a - 1)。 (1)a=3a = 3 时,f′(x)=x2−3x+2=(x−1)(x−2)f'(x) = x^2 - 3x + 2 = (x - 1)(x - 2)。 f′(x)>0f'(x) > 0:x<1x < 1 或 x>2x > 2;f′(x)<0f'(x) < 0:1<x<21 < x < 2。 递增区间:(−∞,1)(-\infty, 1) 和 (2,+∞)(2, +\infty);递减区间:(1,2)(1, 2)。 (2)f(x)f(x) 单调递增需 f′(x)≥0f'(x) \geq 0 恒成立,即 x2−ax+(a−1)≥0x^2 - ax + (a - 1) \geq 0 恒成立。 判别式 Δ=a2−4(a−1)=a2−4a+4=(a−2)2≤0\Delta = a^2 - 4(a - 1) = a^2 - 4a + 4 = (a - 2)^2 \leq 0。 (a−2)2≥0(a - 2)^2 \geq 0 恒成立,等号当 a=2a = 2 时成立。 故 Δ=0\Delta = 0 时 a=2a = 2,此时 f′(x)=(x−1)2≥0f'(x) = (x - 1)^2 \geq 0 恒成立 ✓。 答案:a=2a = 2。