20. 解:(1)f?(x)?6x?2ax?2x(3x?a).
令f?(x)?0,得x=0或x?2
a. 3?a??a?若a>0,则当x?(??,0)U?,???时,f?(x)?0;当x??0,?时,f?(x)?0.故f(x)在
?3??3??a??a?(??,0),?,???单调递增,在?0,?单调递减;
?3??3?若a=0,f(x)在(??,??)单调递增;
a???a?若a<0,则当x????,?U(0,??)时,f?(x)?0;当x??,0?时,f?(x)?0.故f(x)在
3???3?a???a???,,(0,??)单调递增,在???,0?单调递减.
3???3??a??a?(2)当0?a?3时,由(1)知,f(x)在?0,?单调递减,在?,1?单调递增,所以f(x)在[0,1]
?3??3?a3?a??2,最大值为f(0)=2或f(1)=4?a.于是 的最小值为f????27?3??4?a,0?a?2,a3m???2,M??
272,2?a?3.??a32?a?,0?a?2,??27所以M?m??
3?a,2?a?3.??27a3?8?,2?. 当0?a?2时,可知2?a?单调递减,所以M?m的取值范围是?27?27?a38当2?a?3时,单调递减,所以M?m的取值范围是[,1).
27278综上,M?m的取值范围是[,2).
271??221.解:(1)设D?t,??,A?x1,y1?,则x1?2y1.
2??1y1?2?x . 由于y'?x,所以切线DA的斜率为x1,故1x1?t整理得2 tx1?2 y1+1=0.
设B?x2,y2?,同理可得2tx2?2 y2+1=0.
故直线AB的方程为2tx?2y?1?0. 所以直线AB过定点(0,).
(2)由(1)得直线AB的方程为y?tx?121. 21?y?tx???2由?,可得x2?2tx?1?0. 2?y?x??22于是x1?x2?2t,y1?y2?t?x1?x2??1?2t?1.
1???. 2??uuuuruuuruuuruuuur2由于EM?AB,而EM??t,t?2?,AB与向量(1, t)平行,所以t??t2?2?t?0.解得t=0或t??1.
设M为线段AB的中点,则M?t,t2?2uuuur5??当t=0时,|EM|=2,所求圆的方程为x2??y???4;
2??2uuuur5??当t??1时,|EM|?2,所求圆的方程为x2??y???2.
2???,CD?所在圆的极坐标方程分别为??2cos?,22.解:(1)由题设可得,弧???2sin?,???2cos?. AB,BCπ?3π???πM??2sin????,的极坐标方程为2???,444?????3π?M3的极坐标方程为???2cos?????π?.
?4?(2)设P(?,?),由题设及(1)知
ππ
若0???,则2cos??3,解得??;
46
π3ππ2π若???,则2sin??3,解得??或??; 44333π5π若. ???π,则?2cos??3,解得??46π??π??2π??5π??3,综上,P的极坐标为?3,?或?3,?或?3,或???. 6633????????23.解:(1)由于[(x?1)?(y?1)?(z?1)]2
所以M1的极坐标方程为??2cos??0????(x?1)2?(y?1)2?(z?1)2?2[(x?1)(y?1)?(y?1)(z?1)?(z?1)(x?1)]
222?3??(x?1)?(y?1)?(z?1)??,
故由已知得(x?1)?(y?1)?(z?1)?当且仅当x=
2224, 3151,y??,z??时等号成立. 3334222所以(x?1)?(y?1)?(z?1)的最小值为.
3(2)由于
[(x?2)?(y?1)?(z?a)]2
?(x?2)2?(y?1)2?(z?a)2?2[(x?2)(y?1)?(y?1)(z?a)?(z?a)(x?2)]
222??3?(x?2)?(y?1)?(z?a)??,
(2?a)2故由已知(x?2)?(y?1)?(z?a)?,
34?a1?a2a?2当且仅当x?,y?,z?时等号成立.
333(2?a)2222因此(x?2)?(y?1)?(z?a)的最小值为.
3(2?a)21由题设知?,解得a??3或a??1.
33222