(Ⅰ)f'(x)=3x2-6ax=3x(x-2a),令f'(x)=0,则x1=0,x2=2a,
(1)当a>0时,0<2a,当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:
x | (-∞,0) | 0 | (0,2a) | 2a | (2a,+∞) |
f'(x) | + | 0 | - | 0 | + |
f(x) | ↗ | 极大值 | ↘ | 极小值 | ↗ |
∴函数f(x)在区间(-∞,0)和(2a,+∞)内是增函数,在区间(0,2a)内是减函数.
(2)当a<0时,2a<0,当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:
x | (-∞,2a) | 2a | (2a,0) | 0 | (0,+∞) |
f'(x) | + | 0 | - | 0 | + |
f(x) | ↗ | 极大值 | ↘ | 极小值 | ↗ |
∴函数f(x)在区间(-∞,2a)和(0,+∞)内是增函数,在区间(2a,0)内是减函数.
(Ⅱ)由
≤a≤及(Ⅰ),f(x)在[1,2a]内是减函数,在[2a,2]内是增函数,
又f(2)-f(1)=(8-12a+b)-(1-3a+b)=7-9a>0,
∴M=f(2),m=f(2a)=8a
3-12a
3+b=b-4a
3,
∴M-m=(8-12a+b)-(b-4a
3)=4a
3-12a+8,
设 g(a)=4a
3-12a+8,
∴g'(a)=12a
2-12=12(a+1)(a-1)<0(a∈[
,]),
∴g(a)在[
,]内是减函数,
故 g(a)
max=g(
)=2+
=
,g(a)
min=g(
)=-1+4×
=
.
∴
≤M-m≤
.