(12分)(2009•陕西)已知函数 f(x)=x^ 3…——2009 高考数学第 20 题答案解析

2009_退役省自主命题 (2009·文)

2009 ?? 第 20 题 解答题 区分题
2009_退役省自主命题 (2009·文)

20.(12分)(2009•陕西)已知函数 $f(x)=x^{3}-3 a x-1, a \neq 0$
(1)求 $f(x)$ 的单调区间;
(2)若 $f(x)$ 在 $x=-1$ 处取得极值,直线 $y=m$ 与 $y=f(x)$ 的图象有三个不同的交点,求 $m$ 的取值范围。

完整解析 · 逐步详解

【考点】利用导数研究函数的单调性;利用导数研究函数的极值.
【分析】(1)先确求导数 $\mathrm{f}^{\prime}(\mathrm{x})$ ,在函数的定义域内解不等式 $\mathrm{f}^{\prime}(\mathrm{x})>0$ 和 $\mathrm{f}^{\prime}(\mathrm{x})<0, \mathrm{f}^{\prime}$ ( $x$ )$>0$ 的区间是增区间,$f^{\prime}(x)<0$ 的区间是减区间。
(2)先根据极值点求出 a ,然后利用导数研究函数的单调性,求出极值以及端点的函数值 ,观察可知 m 的范围。
【解答】解析:(1) $\mathrm{f}^{\prime}(\mathrm{x})=3 \mathrm{x}^{2}-3 \mathrm{a}=3\left(\mathrm{x}^{2}-\mathrm{a}\right)$ ,
当 $a<0$ 时,对 $x \in R$ ,有 $f^{\prime}(x)>0$ ,

当 $a<0$ 时,$f(x)$ 的单调增区间为 $(-\infty,+\infty)$
当 $a>0$ 时,由 $f^{\prime}(x)>0$ 解得 $x<-\sqrt{a}$ 或 $x>\sqrt{a}$ ;
由 $f^{\prime}(x)<0$ 解得 $-\sqrt{a}当 $a>0$ 时,$f(x)$ 的单调增区间为 $(-\infty,-\sqrt{a}), ~(\sqrt{a},+\infty)$ ;
$f(x)$ 的单调减区间为 $(-\sqrt{a}, \sqrt{a})$ 。
(2)因为 $f(x)$ 在 $x=-1$ 处取得极大值,
所以 $\mathrm{f}^{\prime}(-1)=3 \times(-1)^{2}-3 \mathrm{a}=0, \quad \therefore \mathrm{a}=1$ .
所以 $f(x)=x^{3}-3 x-1, f^{\prime}(x)=3 x^{2}-3$ ,
由 $f^{\prime}(x)=0$ 解得 $x_{1}=-1, ~ x_{2}=1$ 。
由(1)中 $f(x)$ 的单调性可知,$f(x)$ 在 $x=-1$ 处取得极大值 $f(-1)=1$ ,
在 $\mathrm{x}=1$ 处取得极小值 $\mathrm{f}(1)=-3$ 。
因为直线 $\mathrm{y}=\mathrm{m}$ 与函数 $\mathrm{y}=\mathrm{f}(\mathrm{x})$ 的图象有三个不同的交点,
结合 $f(x)$ 的单调性可知,$m$ 的取值范围是 $(-3, ~ 1)$ 。
【点评】本题主要考查了利用导数研究函数的极值,以及求最值和利用导数研究图象等问题,属于中档题。

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