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解答题已知函数f(x)=(x2+ax+a)e-x (a为常数 e为自然对数的底).(Ⅰ

时间:2020-08-11 04:45:33

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解答题已知函数f(x)=(x2+ax+a)e-x (a为常数 e为自然对数的底).(Ⅰ

问题补充:

解答题已知函数f(x)=(x2+ax+a)e-x,(a为常数,e为自然对数的底).

(Ⅰ)当a=0时,求f′(2);

(Ⅱ)若f(x)在x=0时取得极小值,试确定a的取值范围;

(Ⅲ)在(Ⅱ)的条件下,设由f(x)的极大值构成的函数为g(a),将a换元为x,试判断曲线y=g(x)是否能与直线3x-2y+m=0(?m为确定的常数)相切,并说明理由.

答案:

解:(Ⅰ)当a=0时,f(x)=x2e-x,f(x)=2xe-x-x2e-x=xe-x(2-x).

所以f(2)=0.

(Ⅱ)f(x)=(2x+a)e-x-e-x(x2+ax+a)=e-x[-x2+(2-a)x]=-e-x?x[x-(2-a)].

令f(x)=0,得x=0或x=2-a.

若2-a=0,即a=2时,f(x)=-x2e-x≤0恒成立,

此时f(x)在区间(-∞,+∞)上单调递减,没有极小值;

当2-a>0,即a<2时,

若x<0,则f(x)<0.

若0<x<2-a,则f(x)>0.

所以x=0是函数f(x)的极小值点.

当2-a<0,即a>2时,

若x>0,则f(x)<0.

若2-a<x<0,则f(x)>0.

此时x=0是函数f(x)的极大值点.

综上所述,使函数f(x)在x=0时取得极小值的a的取值范围是a<2.

(Ⅲ)由(Ⅱ)知当a<2,且x>2-a时,f(x)<0,

因此x=2-a是f(x)的极大值点,极大值为f(2-a)=(4-a)ea-2.

所以g(x)=(4-x)ex-2(x<2).

g(x)=-ex-2+ex-2(4-x)=(3-x)ex-2.

令h(x)=(3-x)ex-2(x<2).

则h(x)=(2-x)ex-2>0恒成立,即h(x)在区间(-∞,2)上是增函数.

所以当x<2时,h(x)<h(2)=(3-2)e2-2=1,即恒有g(x)<1.

又直线3x-2y+m=0的斜率为,

所以曲线y=g(x)不能与直线3x-2y+m=0相切.解析分析:(Ⅰ)把a=0代入函数解析式,求导后直接把x=2代入导函数解析式计算;(Ⅱ)求出原函数的导函数,解出导函数的零点为0或2-a,分2-a=0、2-a>0、2-a<0三种情况讨论导函数在不同区间内的符号,判出极小值点,从而得到使f(x)在x=0时取得极小值的a的取值范围;(Ⅲ)由(Ⅱ)中的条件,能够得到x=2-a是f(x)的极大值点,求出f(2-a),得到g(x),两次求导得到函数g(x)的导数值小于1,而直线3x-2y+m=0的斜率为,说明曲线y=g(x)与直线3x-2y+m=0不可能相切.点评:本题考查了利用导数研究函数的单调性,考查了函数模型的选择,考查了函数存在极值点的条件,需要注意的是,函数在极值点处的导数一定等于0,但导数为0的点不一定是极值点,此题有一定难度.

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