题目内容

【题目】已知函数f(x)=(x2﹣3x+3)ex的定义域为[﹣2,t],设f(﹣2)=m,f(t)=n.
(1)试确定t的取值范围,使得函数f(x)在[﹣2,t]上为单调函数;
(2)求证:m<n;

【答案】
(1)解:∵f′(x)=(2x﹣3)ex+(x2﹣3x+3)ex=x(x﹣1)ex

由f′(x)>0可得,x>1或x<0;

由f′(x)><0可得,0<x<1;

∴f(x)在(﹣∞,0),(1,+∞)上递增,在(0,1)上递减,

欲f(x)在[﹣2,t]上为单调函数,

则﹣2<t≤0;

∴t的取值范围为(﹣2,0]


(2)证明:∵f(x)在(﹣∞,0),(1,+∞)上递增,在(0,1)上递减,

∴f(x)在x=1处取得极小值e,

又∵f(﹣2)=m= <e=f(1),

∴f(x)在[﹣2,+∞)上的最小值为f(﹣2).

从而当t>﹣2时,f(﹣2)<f(t),即m<n(3)求证:对于任意的t>﹣2,总存在x0∈(﹣2,t),满足 = (t﹣1)2;又若方程 = (t﹣1)2;在(﹣2,t)上有唯一解,请确定t的取值范围.

证明:∵ = ﹣x0

= (t﹣1)2可化为 ﹣x0= (t﹣1)2

令g(x)=x2﹣x﹣ (t﹣1)2

则证明方程x2﹣x﹣ (t﹣1)2=0在(﹣2,t)上有解,并讨论解的个数.

∵g(﹣2)=6﹣ (t﹣1)2=﹣ (t+2)(t﹣4),

g(t)=t(t﹣1)﹣ (t﹣1)2= (t+2)(t﹣1),

①当t>4或﹣2<t<1时,

g(﹣2)g(t)<0,则方程x2﹣x﹣ (t﹣1)2=0在(﹣2,t)上有且只有一解;

②当1<t<4时,g(﹣2)>0,且g(t)>0,

又∵g(0)=﹣ (t﹣1)2<0,

∴方程x2﹣x﹣ (t﹣1)2=0在(﹣2,t)上有解,且有两解;

③当t=1时,g(x)=x2﹣x=0,

从而解得,x=0或x=1,

故方程x2﹣x﹣ (t﹣1)2=0在(﹣2,t)上有且只有一解;

④当t=4,g(x)=x2﹣x﹣6=0,

从而解得,x=﹣2或x=3,

故方程x2﹣x﹣ (t﹣1)2=0在(﹣2,t)上有且只有一解;

综上所述,对于任意的t>﹣2,总存在x0∈(﹣2,t),满足 = (t﹣1)2

当方程 = (t﹣1)2在(﹣2,t)上有唯一解时,t的取值范围为(﹣2,1]∪[4,+∞)


【解析】(1)求导得f′(x)=(2x﹣3)ex+(x2﹣3x+3)ex=x(x﹣1)ex , 从而可得f(x)在(﹣∞,0),(1,+∞)上递增,在(0,1)上递减,从而确定t的取值范围;(2)借助(1)可知,f(x)在x=1处取得极小值e,求出f(﹣2)=m= <e,则f(x)在[﹣2,+∞)上的最小值为f(﹣2),从而得证;(3)化简 = ﹣x0 , 从而将 = (t﹣1)2化为 ﹣x0= (t﹣1)2 , 令g(x)=x2﹣x﹣ (t﹣1)2 , 则证明方程x2﹣x﹣ (t﹣1)2=0在(﹣2,t)上有解,并讨论解的个数;由二次函数的性质讨论即可.
【考点精析】解答此题的关键在于理解利用导数研究函数的单调性的相关知识,掌握一般的,函数的单调性与其导数的正负有如下关系: 在某个区间内,(1)如果,那么函数在这个区间单调递增;(2)如果,那么函数在这个区间单调递减.

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