已知函数f(x)=ax3-3x2+1,若f(x)存在唯一的零点x0,且x0>0.则a的取值范围是______

2025-01-26 11:49:18
推荐回答(3个)
回答1:

当a=0时,f(x)=-3x2+1=0,解得x=±

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,函数f(x)有两个零点,不符合题意,应舍去;
当a>0时,令f′(x)=3ax2-6x=3ax(x-
2
a
)=0,解得x=0或x=
2
a
>0,列表如下:
 x  (-∞,0)  0 (0,
2
a
2
a
 (
2
a
,+∞)
 f′(x) +  0 -  0 +
 f(x)  单调递增  极大值  单调递减  极小值  单调递增
∵x→-∞,f(x)→-∞,而f(0)=1>0,∴存在x<0,使得f(x)=0,不符合条件:f(x)存在唯一的零点x0,且x0>0,应舍去.
当a<0时,f′(x)=3ax2-6x=3ax(x-
2
a
)=0,解得x=0或x=
2
a
<0,列表如下:
 x  (-∞,
2
a
2
a
2
a
,0)
0 (0,+∞)
 f′(x) -  0 +  0 -
 f(x)  单调递减  极小值  单调递增  极大值  单调递减
而f(0)=1>0,x→+∞时,f(x)→-∞,∴存在x0>0,使得f(x0)=0,
∵f(x)存在唯一的零点x0,且x0>0,∴极小值f(
2
a
)=a(
2
a
3-3(
2
a
2+1>0,
化为a2>4,
∵a<0,∴a<-2.
综上可知:a的取值范围是(-∞,-2).
故答案为:(-∞,-2).

回答2:

考点:函数零点的判定定理
专题:综合题,导数的概念及应用
分析:分类讨论:当a≥0时,容易判断出不符合题意;当a<0时,由于而f(0)=1>0,x→+∞时,f(x)→-∞,可知:存在x0>0,使得f(x0)=0,要使满足条件f(x)存在唯一的零点x0,且x0>0,则必须极小值f(
2
a
)>0,解出即可.

解答:解:当a=0时,f(x)=-3x2+1=0,解得x=±

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,函数f(x)有两个零点,不符合题意,应舍去;
当a>0时,令f′(x)=3ax2-6x=3ax(x-
2
a
)=0,解得x=0或x=
2
a
>0,列表如下:

x (-∞,0) 0 (0,
2
a

2
a

2
a
,+∞)

f′(x) + 0 - 0 +
f(x) 单调递增 极大值 单调递减 极小值 单调递增
∵x→-∞,f(x)→-∞,而f(0)=1>0,
∴存在x<0,使得f(x)=0,不符合条件:f(x)存在唯一的零点x0,且x0>0,应舍去.
当a<0时,f′(x)=3ax2-6x=3ax(x-
2
a
)=0,解得x=0或x=
2
a
<0,列表如下:

x (-∞,
2
a

2
a

2
a
,0) 0 (0,+∞)

f′(x) - 0 + 0 -
f(x) 单调递减 极小值 单调递增 极大值 单调递减
而f(0)=1>0,x→+∞时,f(x)→-∞,
∴存在x0>0,使得f(x0)=0,
∵f(x)存在唯一的零点x0,且x0>0,
∴极小值f(
2
a
)>0,化为a2>4,
∵a<0,∴a<-2.
综上可知:a的取值范围是(-∞,-2).
还有中简单的:解当x=0时,f(0)=1,即0不是f(x)的零点
当x≠0时,
令f(x)=0
则ax^3-3x^2+1=0
即ax^3=3x^2-1
即a=-1/x^3+3/x
令t=1/x,则t≠0
即a=-t^3+3t
构造函数y1=a,y2=g(x)=-t^3+3t
令y2'=-3t^2+3
解得t=±1
知y2;在(-∞,-1)是减函数
在(-1,1)上是增函数,
在(1,+∞)是减函数
模拟出y2=-t^3+3t的图像
知当a<g(-1)=-2时
y1,y2图像的交点满足x0>0,故(-∞,-2)

回答3: