【答案】本题主要考查利用导函数研究函数的性质、线性规划等基础知识,同时考查推理论证能力,分类讨论等综合解题能力和创新意识。满分 14 分。
(I)(i)$f^{\prime}(x)=12 a x^{2}-2 b=12 a\left(x^{2}-\frac{b}{6 a}\right)$
当 $b \leq 0$ 时,有 $f^{\prime}(x) \geq 0$ ,此时 $f(x)$ 在 $[0,+\infty)$ 上单调递增
所以当 $0 \leq x \leq 1$ 时,
$$
f(x)_{\max }=\max \{f(0), f(1)\}=\max \{-a+b, 3 a-b\}=\left\{\begin{array}{l}
3 a-b, b \leq 2 a \\
-a+b, b>2 a
\end{array}=|2 a-b|+a\right.
$$
(ii)由于 $0 \leq x \leq 1$ ,故
当 $b \leq 2 a$ 时,
$$
f(x)+|2 a-b|+a=f(x)+3 a-b=4 a x^{3}-2 b x+2 a \geq 4 a x^{3}-4 a x+2 a=2 a\left(2 x^{3}-2 x+1\right)
$$
当 $b>2 a$ 时,
$$
f(x)+|2 a-b|+a=f(x)-a+b=4 a x^{3}+2 b(1-x)-2 a>4 a x^{3}+4 a(1-x)-2 a=2 a\left(2 x^{3}-2 x+1\right)
$$
设 $g(x)=2 x^{3}-2 x+1,0 \leq x \leq 1$ ,则
$$
g^{\prime}(x)=6 x^{2}-2=6\left(x-\frac{\sqrt{3}}{3}\right)\left(x+\frac{\sqrt{3}}{3}\right)
$$
于是
| $x$ | $\mathbf{0}$ | $\left(0, \frac{\sqrt{3}}{3}\right)$ | $\frac{\sqrt{3}}{3}$ | $\left(\frac{\sqrt{3}}{3}, 1\right)$ | $\mathbf{1}$ |
|---|
| $g^{\prime}(x)$ | | | - | $\mathbf{0}$ | + |
| $g(x)$ | $\mathbf{1}$ | 减 | 极小 <br> 值 | 增 | $\mathbf{1}$ |
所以,$g(x)_{\text {min }}=g\left(\frac{\sqrt{3}}{3}\right)=1-\frac{4 \sqrt{3}}{9}>0$ ,
所以
$$
\text { 当 } 0 \leq x \leq 1 \text { 时, } 2 x^{3}-2 x+1>0
$$
故 $f(x)+|2 a-b|+a=f(x)-a+b \geq 2 a\left(2 x^{3}-2 x+1\right) \geq 0$
(II)由(i)知,当 $0 \leq x \leq 1, f(x)_{\text {max }}=|2 a-b|+a$ ,所以
$$
|2 a-b|+a \leq 1
$$
若 $|2 a-b|+a \leq 1$ ,则由(ii)知
$$
f(x) \geq-(|2 a-b|+a) \geq-1
$$
所以 $-1 \leq f(x) \leq 1$ 对任意 $0 \leq x \leq 1$ 恒成立的充要条件是
$$
\left\{\begin{array}{l}
|2 a-b|+a \leq 1 \\
a>0
\end{array}\right.
$$
即 $\left\{\begin{array}{l}2 a-b \geq 0 \\ 3 a-b \leq 1 \\ a>0\end{array}\right.$ ,或 $\left\{\begin{array}{l}2 a-b<0 \\ b-a \leq 1 \quad \text {(1)} \\ a>0\end{array}\right.$
在直角坐标系 $a O b$ 中,(1)所表示的平面区域为如图所示的阴影部分,其中不包括线段 $B C$ ,
作一组平行直线 $a+b=t(t \in R)$ ,得
$$
-1<a+b \leq 3 .
$$
所以的取值范围是 $(-1,3]$ .