设函数f(x)=(x2+ax+b)ex(x∈R).

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  • 解题思路:(1)求出导函数的根,判断根左右两边导函数的符号,得到函数的单调性,据极大值极小值的定义求出极值.

    (2)据极值点处的导函数值为0得到a,b的关系;代入导函数中求出导函数的两根,讨论两根的大小;判断根左右两边导函数的符号,据导函数与单调性的关系求出单调区间.

    (3)据函数的单调性求出两根函数的值域,求出函数值的最小距离,最小距离小于1求出a的范围

    (1)∵f'(x)=(2x+a)ex+(x2+ax+b)ex=[x2+(2+a)x+(a+b)]ex

    当a=2,b=-2时,f(x)=(x2+2x-2)ex则f'(x)=(x2+4x)ex

    令f'(x)=0得(x2+4x)ex=0,∵ex≠0∴x2+4x=0,解得x1=-4,x2=0

    ∵当x∈(-∞,-4)时,f'(x)>0,当x∈(-4,0)时f'(x)<0,当x∈(0,+∞)时f'(x)>0

    ∴当x=-4时,函数f(x)有极大值,f(x)极大=

    6

    e4,

    当x=0时,函数f(x)有极小值,f(x)极小=-2.

    (2)由(1)知f'(x)=[x2+(2+a)x+(a+b)]ex
    ∵x=1是函数f(x)的一个极值点

    ∴f'(1)=0即e[1+(2+a)+(a+b)]=0,解得b=-3-2a

    则f'(x)=ex[x2+(2+a)x+(-3-a)]=ex(x-1)[x+(3+a)]

    令f'(x)=0,得x1=1或x2=-3-a

    ∵x=1是极值点,∴-3-a≠1,即a≠-4

    当-3-a>1即a<-4时,由f'(x)>0得x∈(-3-a,+∞)或x∈(-∞,1)

    由f'(x)<0得x∈(1,-3-a)

    当-3-a<1即a>-4时,由f'(x)>0得x∈(1,+∞)或x∈(-∞,-3-a)

    由f'(x)<0得x∈(-3-a,1)

    综上可知:当a<-4时,单调递增区间为(-∞,1)和(-3-a,+∞),递减区间为(1,-3-a)

    当a>-4时,单调递增区间为(-∞,-3-a)和(1,+∞),递减区间为(-3-a,1)

    (3)由(2)知,当a>0时,f(x)在区间(0,1)上的单调递减,在区间(1,4)上单调递增,

    ∴函数f(x)在区间[0,4]上的最小值为f(1)=-(a+2)e

    又∵f(0)=bex=-(2a+3)<0,f(4)=(2a+13)e4>0,

    ∴函数f(x)在区间[0,4]上的值域是[f(1),f(4)],即[-(a+2)e,(2a+13)e4]

    又g(x)=(a2+14)ex+4在区间[0,4]上是增函数,

    且它在区间[0,4]上的值域是[(a2+14)e4,(a2+14)e8]

    ∵(a2+14)e4-(2a+13)e4=(a2-2a+1)e4=(a-1)2e4≥0,

    ∴存在ξ1,ξ2∈[0,4]使得|f(ξ1)-g(ξ2)|<1

    成立只须仅须(a2+14)e4-(2a+13)e4<1⇒(a−1)2e4<1⇒(a−1)2<

    1

    e4⇒1−

    1

    e2<a<1+

    1

    e2.

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的极值;函数最值的应用;利用导数研究函数的单调性.

    考点点评: 本题考查利用导函数研究函数的极值:极值点处的值为0;研究函数的单调性:导数大于0对应区间为单调递增区间,导数小于0对应区间为单调递减区间;将存在性问题转化成最值问题.