题目内容

【题目】设函数f(x)=(x﹣a)ex+(a﹣1)x+a,a∈R.
(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)设g(x)=f′(x),证明:当a>2时,函数g(x)在(0,+∞)上仅有一个零点;
(3)若对任意的x∈[0,2],恒有f(x)≤0成立,求实数a的取值范围.

【答案】
(1)解:当a=1时,f(x)=(x﹣1)ex+1,

f(x)的导数为f'(x)=xex

可得y=f(x)在点(1,f(1))处的切线斜率为e,切点(1,1),

即有切线的方程为y﹣1=e(x﹣1),

即为y=ex+1﹣e;


(2)解:证明:g(x)=f'(x)=ex(x﹣a+1)+(a﹣1),

∴g'(x)=ex(x﹣a+2),

当g'(x)<0时,x<a﹣2;当g'(x)>0时,x>a﹣2

∵a>2,

∴函数g(x)在(0,a﹣2)上递减;在(a﹣2,+∞)上递增,

又∵g(0)=0,g(a)=ea+a﹣1>0,

当a>2时,函数g(x)在(0,+∞)上仅有一个零点;


(3)解:对任意的x∈[0,2],恒有f(x)≤0成立,

即为(x﹣a)ex+(a﹣1)x+a≤0对任意的x∈[0,2]恒成立,

显然x=0时,0≤0成立;

当0<x≤2时,(xex﹣x)+a(1+x﹣ex)≤0成立,

由1+x﹣ex的导数为1﹣ex,当0<x≤2时,1﹣ex<0,

函数1+x﹣ex递减,即有1+x﹣ex<0,

则a≥ 在0<x≤2恒成立,

令h(x)= 的导数为h′(x)=

由(1﹣ex2﹣x2ex的导数为ex(2ex﹣2﹣x2﹣2x),

由2ex﹣2﹣x2﹣2x的导数为2ex﹣2x﹣2=2(ex﹣x﹣1),

由ex﹣x﹣1的导数为ex﹣1,在x>0时,ex﹣x﹣1递增,且大于0,

则2ex﹣2﹣x2﹣2x递增,且大于0;即有(1﹣ex2﹣x2ex递增,大于0;

则h(x)在(0,2]递增,且有h(x)≤h(2)=

故a的范围是a≥


【解析】(1)当a=1时,f(x)=(x﹣1)ex+1,求出函数f(x)的导数,求得切线的斜率和切点,由点斜式方程可得切线的方程;(2)由g(x)=f'(x)=ex(x﹣a+1)+(a﹣1),得到g'(x)=ex(x﹣a+2),从而函数g(x)在(0,a﹣2)上递减;在(a﹣2,+∞)上递增,再代入特殊值进而证得结论成立;(3)对任意的x∈[0,2],恒有f(x)≤0成立,即为(x﹣a)ex+(a﹣1)x+a≤0对任意的x∈[0,2]恒成立,显然x=0时,0≤0成立;当0<x≤2时,(xex﹣x)+a(1+x﹣ex)≤0成立,判断1+x﹣ex<0,运用参数分离和构造函数,求出导数,判断单调性,求得最大值即可得到所求范围.

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