题目内容

【题目】已知函数

(Ⅰ)当时,求函数上的最大值;

(Ⅱ)讨论函数的零点的个数.

【答案】(Ⅰ)fxmax=9﹣4e-2.

(Ⅱ)见解析

【解析】

(Ⅰ)a=1时,fx)=(x﹣1)2+(x﹣2)ex,可得f′(x)=(x﹣1)(ex+2),利用导数研究函数的单调性即可得出最值.

(Ⅱ)令ax﹣1)2+(x﹣2)ex=0,则ax﹣1)2=(2﹣xex,讨论fx)=ax﹣1)2+(x﹣2)ex的零点个数,即转化为讨论函数yax﹣1)2与函数gx)=(2﹣xex的图象交点个数.画出函数gx)=(2﹣xex的图象大致如图.对a分类讨论即可得出a>0时,fx)=ax﹣1)2+(x﹣2)ex有两个零点a<0时a分类讨论研究f(x)的图象的变化趋势得出结论.

(Ⅰ)a=1时,fx)=(x﹣1)2+(x﹣2)ex

可得f′(x)=2(x﹣1)+(x﹣1)ex=(x﹣1)(ex+2),

f′(x)>0,可得x>1;由f′(x)<0,可得x<1,

即有fx)在(﹣∞,1)递减;在(1,+∞)递增

所以fx)在[﹣2,1]单调递减,在[1,2]上单调递增

所以fxminf(1)=﹣e,又f(﹣2)=9﹣4e-2f(2)=1

所以fxmax=9﹣4e-2.

(Ⅱ)讨论fx)=ax﹣1)2+(x﹣2)ex的零点个数,令ax﹣1)2+(x﹣2)ex=0,则ax﹣1)2=(2﹣xex,转化为讨论函数yax﹣1)2gx)=(2﹣xex的图象交点个数gx)=(2﹣xex,可得g′(x)=(1﹣xex.由单调性可得:gx图象大致如右图:

所以当a=0时,yax﹣1)2=0gx)=(2﹣xex图象只有一个交点

a>0时,yax﹣1)2与函数gx)=(2﹣xex有两个交点

a<0时,f′(x)=2a(x﹣1)+(x﹣1)ex=(x﹣1)(ex+2a),

a=-时,f′(x恒成立,fx)在(﹣∞,+∞)递增f1)=-e<0,

f3)=-e3=-e3>0,此时fx)=ax﹣1)2+(x﹣2)ex有一个零点.

a-f′(x)=0的两根为1,ln(-2a),

1<ln(-2a)时,fx)在(﹣∞,1)递增;在(1,ln(-2a))上递减,在(ln(-2a),+∞)递增,又f1)=-e<0,又存在=,使+(a-2)x-a=0,+(a-2)x-a]x=0,而+(a-2)x-a]x=ax(x-1)+(x-2)<ax﹣1)2+(x﹣2)ex= fx),所以f)>0,

此时fx)=ax﹣1)2+(x﹣2)ex有一个零点.

当1>ln(-2a)时,fx)在(﹣∞, ln(-2a))递增;在(ln(-2a),1)上递减,在(1,+∞)递增又f(ln(-2a))= a[(ln(-2a)﹣1]2-2a[(ln(-2a)﹣2]=a[-4(ln(-2a)+5]<0,

f1)=-e<0,同样有f)>0,

所以此时fx)=ax﹣1)2+(x﹣2)ex有一个零点.

综上当a>0时,fx)=ax﹣1)2+(x﹣2)ex有两个零点

a≤0时,fx)=ax﹣1)2+(x﹣2)ex有一个零点.

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