已知函数 $f\left(x\right) = a {x^3} - 3{x^2} + 1$,若 $f\left(x\right)$ 存在唯一的零点 ${x_0}$,且 ${x_0} > 0$,则 $a$ 的取值范围是 \((\qquad)\)
【难度】
【出处】
无
【标注】
【答案】
C
【解析】
本题考查利用导数判断函数零点个数的相关问题,分析函数单调性,结合值域进行判断.当 $a=0$ 时,$ f\left(x\right)=-3x^2+1 $,此时函数有两个零点$\dfrac{\sqrt 3}{3} $ 和 $ -\dfrac{\sqrt 3}{3} $,不符合题意;
当 $a>0$ 时,$ f'\left(x\right)=3ax\left(x-\dfrac 2a\right) $,函数 $f\left(x\right) $ 在 $\left(-\infty,0\right) $ 和 $\left(\dfrac 2a,+\infty\right) $ 上单调递增,在 $\left(0,\dfrac 2a\right) $ 上单调递减.因为 $f\left(-1\right)=-a-2<0 $,$ f\left(0\right)=1>0 $,所以 $f\left(x\right) $ 在 $ \left(-1,0\right) $ 上一定存在一个零点,不符合题意;
当 $a<0$ 时,$ f'\left(x\right)=3ax\left(x-\dfrac 2a\right) $,函数 $f\left(x\right) $ 在 $\left(-\infty,\dfrac 2a\right) $ 和 $\left(0,+\infty\right) $ 上单调递减,在 $\left(\dfrac 2a,0\right) $ 上单调递增.因为 $ f\left(0\right)=1>0 $,$ f\left(1\right)=a-2<0$,所以 $f\left(x\right) $ 在 $ \left(0,1\right) $ 上一定存在一个零点.要使得 $f\left(x\right)$ 存在唯一的零点,则需 $ f\left(\dfrac 2a\right)>0 $,解得 $ a<-2 $.
当 $a>0$ 时,$ f'\left(x\right)=3ax\left(x-\dfrac 2a\right) $,函数 $f\left(x\right) $ 在 $\left(-\infty,0\right) $ 和 $\left(\dfrac 2a,+\infty\right) $ 上单调递增,在 $\left(0,\dfrac 2a\right) $ 上单调递减.因为 $f\left(-1\right)=-a-2<0 $,$ f\left(0\right)=1>0 $,所以 $f\left(x\right) $ 在 $ \left(-1,0\right) $ 上一定存在一个零点,不符合题意;
当 $a<0$ 时,$ f'\left(x\right)=3ax\left(x-\dfrac 2a\right) $,函数 $f\left(x\right) $ 在 $\left(-\infty,\dfrac 2a\right) $ 和 $\left(0,+\infty\right) $ 上单调递减,在 $\left(\dfrac 2a,0\right) $ 上单调递增.因为 $ f\left(0\right)=1>0 $,$ f\left(1\right)=a-2<0$,所以 $f\left(x\right) $ 在 $ \left(0,1\right) $ 上一定存在一个零点.要使得 $f\left(x\right)$ 存在唯一的零点,则需 $ f\left(\dfrac 2a\right)>0 $,解得 $ a<-2 $.
题目
答案
解析
备注