设 $a < 1$,集合 $A = \left\{ x \in {\mathbb{R}}\left|\right.x > 0\right\} $,$B = \left\{ x \in {\mathbb{R}}\left|\right.2{x^2} - 3\left(1 + a\right)x + 6a > 0\right\} $,$D = A \cap B$.
【难度】
【出处】
2012年高考广东卷(理)
【标注】
  • 知识点
    >
    不等式
    >
    解不等式
    >
    解二次不等式
  • 知识点
    >
    函数
    >
    集合与映射
    >
    集合的运算
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    利用导数研究函数的性质
    >
    利用导数研究函数的极值
  1. 求集合 $D$(用区间表示);
    标注
    • 知识点
      >
      不等式
      >
      解不等式
      >
      解二次不等式
    • 知识点
      >
      函数
      >
      集合与映射
      >
      集合的运算
    答案
    解析
    对于方程 $2{x^2} - 3\left(1 + a\right)x + 6a = 0$,判别式\[\Delta = 9{\left(1 + a\right)^2} - 48a = 3\left(a - 3\right)\left(3a - 1\right),\]因为 $a < 1$,所以 $a - 3 < 0$,
    ① 当 $\dfrac{1}{3} < a < 1$ 时,$\Delta < 0$,此时 $B = {\mathbb{R}} $,所以 $D = A $;
    ② 当 $a = \dfrac{1}{3}$ 时,$\Delta = 0$,此时 $B = \left\{ x\left|\right.x \ne 1\right\} $,所以 $D = \left(0,1\right) \cup \left(1, + \infty \right)$;
    ③ 当 $a < \dfrac{1}{3}$ 时,$\Delta > 0$,设方程 $2{x^2} - 3\left(1 + a\right)x + 6a = 0$ 的两根为 ${x_1},{x_2}$ 且 ${x_1} < {x_2}$,则\[\begin{split}{x_1} &= \dfrac{{3\left(1 + a\right) - \sqrt {3\left(a - 3\right)\left(3a - 1\right)} }}{4}, \\ {x_2} &= \dfrac{{3\left(1 + a\right) + \sqrt {3\left(a - 3\right)\left(3a - 1\right)} }}{4},\end{split}\]$B = \left\{ x\left|\right.x < {x_1}或x > {x_2}\right\} $,
    1)当 $0 < a < \dfrac{1}{3}$ 时,\[\begin{split}{x_1} + {x_2} &= \dfrac{3}{2}\left(1 + a\right) > 0, \\ {x_1}{x_2} &= 3a > 0,\end{split}\]所以 ${x_1} > 0,{x_2} > 0$,此时,\[\begin{split}D &= \left(x,{x_1}\right) \cup \left({x_2}, + \infty \right) \\& = \left( {0,\dfrac{{3\left(1 + a\right) - \sqrt {3\left(a - 3\right)\left(3a - 1\right)} }}{4}} \right)\\& \cup \left( {\dfrac{{3\left(1 + a\right) + \sqrt {3\left(a - 3\right)\left(3a - 1\right)} }}{4}, + \infty } \right);\end{split}\]2)当 $a \leqslant 0$ 时,${x_1}{x_2} = 3a \leqslant 0$,所以 ${x_1} \leqslant 0,{x_2} > 0$,此时,\[\begin{split}D = \left({x_2}, + \infty \right) = \left( {\dfrac{{3\left(1 + a\right) + \sqrt {3\left(a - 3\right)\left(3a - 1\right)} }}{4}, + \infty } \right).\end{split}\]
  2. 求函数 $f\left(x\right) = 2{x^3} - 3\left(1 + a\right){x^2} + 6ax$ 在 $D$ 内的极值点.
    标注
    • 知识点
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      微积分初步
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      利用导数研究函数的性质
      >
      利用导数研究函数的极值
    答案
    解析
    首先\[\begin{split}f'\left(x\right) &= 6{x^2} - 6\left(1 + a\right)x + 6a \\&= 6\left(x - 1\right)\left(x - a\right),a < 1,\end{split}\]所以函数 $f\left(x\right)$ 在区间 $\left[a,1\right]$ 上为减函数,在区间 $\left( - \infty ,a\right]$ 和 $\left[1, + \infty \right)$ 上为增函数.
    ① $x=1$ 是极值点 $\Leftrightarrow 1 \in B \Leftrightarrow \dfrac 1 3 <a<1$,
    ② $x=a$ 是极值点 $\Leftrightarrow a \in A,a \in B \Leftrightarrow 0<a<1$.
    综上:
    $a \leqslant 0$ 时,$f\left(x\right)$ 在 $ D $ 内没有极值点;
    当 $0 < a \leqslant \dfrac{1}{3}$ 时,$f\left(x\right)$ 在 $D$ 内有极值点 $a$;
    当 $\dfrac 1 3 <a<1$ 时,$f\left(x\right)$ 在 $D$ 内有极值点 $a$ 和 $1$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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