题目内容

【题目】已知函数fx)=ex2mxn0x1),其中mnRe为自然对数的底数.

1)试讨论函数fx)的极值;

2)记函数gx)=exmx2nx10x1),且gx)的图象在点处的切的斜率为,若函数gx)存在零点,试求实数m的取值范围.

【答案】1)见解析;(2

【解析】

1)求导后对的取值分类,注意在定义域内,得函数有无极值,且求出极值;

2)求导得到等于,求出在处的导数值,既是在处的切线的斜率,由题意得的关系,然后讨论的范围使存在零点,进而求出的范围.

(1) ,①当2m≤1时,即时,1exe,∴f(x)在(01)上单调递增,f(x)无极值;

②当2me时,即时,f(x)在(01)上单调递减,f(x)无极值;

③当<e时,xln2e,当时,f(x)0f(x)单调递减,

1xln2e时,,函数f(x)单调递增,所以(01)上函数f(x)有极大值,无极小值,且极大值为f(ln2e)=2e2mln2en

综上:当,函数f(x)无极值;

<e时,f(x)的极小值为2m2mln2mn,无极大值;

(2)由题意得:g'(x)=ex2mxn

g(x)的图象在点处的切线的斜率为1

g'n,所以m+ne1

ne1mg(x)=exmx2﹣(em1)x1

所以g(0)=0g(1)=em﹣(em1)﹣10

x0g(x)在区间(01)内的零点,则g(0)g(x0)=0

可知g(x)在区间(0x0)内不可能单调递增,也不可能单调递减,

g'(x)不可能恒为正,也不可能恒为负,故g(x)在(0x0)内存在零点x1,在区间(x01)内存在零点x2,所以g'(x)=f(x)在区间(01)内至少有两个零点,

由(1)知当时,g'(x)在区间(01)单调递增,

g'(x)在区间(01)内至多有一个零点;

时,g'(x)在区间(0ln2m)内单调递减,(ln2m1)内单调递增,

所以x10ln2m),x2∈(ln2m1),

g'(0)=1﹣(em1)0g'(1)=e2m﹣(em1)0

g'(ln2m)=2m2mln2mn3m2mln2m+1e0

h(x)xlnx+1e,(),

h'(x),令h'(x)=0,则得

1时,h'(x)g(x)单调递增,

时,h'(x)0h(x)单调递减,

所以h(x)最大值h(1;所以g'(ln2m)0恒成立,

综上,实数m的取值范围(e21)

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