Question

已知函數(shù)的極小值大于零，其中x∈R，θ∈[0，π]．
（I）求θ的取值范圍；
（II）若在θ的取值范圍內(nèi)的任意θ，函數(shù)f（x）在區(qū)間（2a-1，a）內(nèi)都是增函數(shù)，求實(shí)數(shù)a的取值范圍；
（III）設(shè)，，若f[f（x）]=x，求證：f（x）=x．

Answer 1

【答案】分析：（I）對(duì)函數(shù)求導(dǎo)得，f′（x）=12x²-6xsinθ，令，且由題意可知x₁≠x₂，依據(jù)題中的條件找出函數(shù)的極小值點(diǎn)為，函數(shù)的極小值大于零?
（II）由（I）知，函數(shù)f（x）增區(qū)間（-∞，0）與，函數(shù)f（x）在區(qū)間（2a-1，a）內(nèi)都是增函數(shù)⇒區(qū)間
（2a-1，a）⊆（-∞，0）或（2a-1，a）⊆（，+∞），從而求a的取值范圍
（III）假設(shè)f（x）≠x則f（x）＜x或f（x）＞x，結(jié)合（II）函數(shù)在的單調(diào)性進(jìn)行推理，得出矛盾
解答：解：（I）f'（x）=12x²-6xsinθ令f'（x）=0得
函數(shù)f（x）存在極值，sinθ≠0，（1分）
由θ∈[0，π]及（I），只需考慮sinθ＞0的情況．
當(dāng)x變化時(shí)，f'（x）的符號(hào)及f（x）的變化情況如下表：
因此，函數(shù)f（x）在處取得極小值，且=（3分）
要使＞0，必有可得
所以θ的取值范圍是（5分）
（II）由（I）知，函數(shù)f（x）在區(qū)間（-∞，0）與內(nèi)都是增函數(shù)．
由題設(shè)，函數(shù)f（x）在（2a-1，a）內(nèi)是增函數(shù)，則a須滿足不等式組
，或，
∵
∴要使不等式關(guān)于參數(shù)θ恒成立，必有．
解得a≤0或，所以a的取值范圍是．（8分）
（III）用反證法證明：
假設(shè)f（x）≠x，則f（x）＜x，或f（x）＞x，
∵，，
∴，或
當(dāng)時(shí)，
∵函數(shù)f（x）在區(qū)間內(nèi)是增函數(shù)，
∴f[f（x）]＜f（x），即x＜f（x）矛盾；
當(dāng)時(shí)，
∵函數(shù)f（x）在區(qū)間內(nèi)是增函數(shù)，
∴f[f（x）]＞f（x），即x＞f（x）也矛盾；
故假設(shè)不成立，即f（x）=x成立．（12分）
點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了利用導(dǎo)數(shù)的知識(shí)求解函數(shù)的極值，求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間問(wèn)題，以及結(jié)合單調(diào)性及反證法綜合考查函數(shù)的綜合知識(shí)．