题目内容

【题目】已知函数fx)=(x1ex+ax2aR.

1)讨论函数fx)的单调性;

2)若函数fx)有两个零点x1x2x1x2),证明:x1+x20.

【答案】1)答案不唯一,具体见解析(2)证明见解析

【解析】

(1)对函数求导,根据的取值进行分情况讨论,判断函数的单调性;

(2)先判断函数有两个零点时的取值范围为,再利用极值点偏移法,构造函数,,证明即可.

(1)f(x)=(x1)ex+ax2,

f′(x)=x(ex+2a),

①当a≥0,ex+2a>0,

故当x(∞,0),f'(x)<0,x(0,+∞),f'(x)>0,

所以函数f(x)(∞,0)上单调递减,(0,+∞)上单调递增;

②当a<0,f'(x)=x(ex+2a)=0,x=0,x=ln(2a),

i当﹣2a>1a,ln(2a)>0,

故当x(∞,0),(ln(2a),+∞),f'(x)>0,f(x)递增,x(0,ln(2a)),f'(x)<0,f(x)递减;

ii0<2a<1a<0,ln(2a)<0,

故当x(∞,ln(2a)),(0,+∞),f'(x)>0,f(x)递增,x(ln(2a),0),f'(x)<0,f(x)递减;

iii当﹣2a=1a,ln(2a)=0,f'(x)≥0,f(x)R上递增;

(2)函数f'(x)=x(ex+2a),(1)可知:

①当a=0,函数f(x)=(x1)ex只有一个零点,不符合题意;

②当a<,f(x)的极大值为f(0)=1,f(x)极小值为,

故最多有一个零点,不成立;

③当a<0,f(x)的极大值为f(ln(2a)=[ln(2a)1]eln(2a)+aln2(2a)=a[ln2(2a)2ln(2a)+2]=a[(ln(2a)1)2+1]<0,

故最多有一个零点,不成立;

④当a,f(x)R上递增,

故最多有一个零点不成立;

③当a>0,函数f(x)(∞,0)上单调递减,(0,+∞)上单调递增.

f(0)=1,f(1)=a>0,(0,1)存在一个零点x2,

因为x<0,所以x1<0,0<ex<1,所以ex(x1)>x1,

所以f(x)>ax2+x1,

x0,显然x0<0f(x0)>0,

所以f(x0)f(0)<0,(x0,0)存在一个零点x1,

因此函数f(x)有两个零点,x1<0<x2,

要证x1+x2<0,即证明x1<x2<0,

因为f(x)(∞,0)单调递减,故只需f(x1)=f(x2)>f(x2)即可,

g(x)=f(x)f(x),x>0,

g'(x)=x(ex+2a)xex2ax=x(exex)>0,

所以g(x)上单调递增,

g(0)=0,所以g(x)>0,

f(x1)=f(x2)>f(x2)成立,

x1+x2<0成立.

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