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数学
题目

已知x=1是函数f(x)=(x-1)2(x-a)的极小值点,那么a的取值范围是( )A. (-∞,1)B. (1,+∞)C. (-∞,1]D. [1,+∞)

已知x=1是函数f(x)=(x-1)2(x-a)的极小值点,那么a的取值范围是( )

A. (-∞,1)

B. (1,+∞)

C. (-∞,1]

D. [1,+∞)

题目解答

答案

A. (-∞,1)

解析

考查要点:本题主要考查函数极值点的判定条件,涉及导数的计算及极值存在的第二充分条件(二阶导数法)。

解题核心思路:

  1. 确定临界点:计算一阶导数并验证$x=1$是否为临界点。
  2. 判断极值性质:通过二阶导数在$x=1$处的符号确定是否为极小值点。
  3. 参数范围分析:结合二阶导数的条件推导$a$的取值范围,并排除边界值的特殊情况。

破题关键点:

  • 二阶导数的符号直接决定极值性质。
  • 当$a=1$时需特殊分析,此时二阶导数为零,需进一步判断是否为极值点。

步骤1:计算一阶导数
函数$f(x)=(x-1)^2(x-a)$,利用乘积法则求导:
$f'(x) = 2(x-1)(x-a) + (x-1)^2 = (x-1)\left[2(x-a) + (x-1)\right] = (x-1)(3x - 2a - 1)$

步骤2:验证$x=1$为临界点
将$x=1$代入$f'(x)$,得:
$f'(1) = (1-1)(3 \cdot 1 - 2a - 1) = 0$
满足临界点条件。

步骤3:计算二阶导数
对$f'(x)$求导:
$f''(x) = \frac{d}{dx}\left[(x-1)(3x - 2a - 1)\right] = (3x - 2a - 1) + 3(x-1) = 6x - 2a - 4$

步骤4:代入$x=1$判断极值性质
$f''(1) = 6 \cdot 1 - 2a - 4 = 2 - 2a$
若$x=1$为极小值点,则需$f''(1) > 0$,即:
$2 - 2a > 0 \quad \Rightarrow \quad a < 1$

步骤5:排除边界值$a=1$
当$a=1$时,函数变为$f(x)=(x-1)^3$,此时$f'(x)=3(x-1)^2$,$f''(x)=6(x-1)$。在$x=1$处,$f''(1)=0$,需进一步分析:

  • 当$x$接近1时,$f(x)$在$x=1$附近符号不变(左侧为负,右侧为正),说明$x=1$是拐点而非极值点。
    因此,$a=1$不满足条件。

结论:$a$的取值范围为$(-\infty, 1)$,对应选项A。

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