题目内容

【题目】设函数f(x)=(x﹣1)ex﹣kx2(k∈R).
(1)当k=1时,求函数f(x)的单调区间;
(2)当 时,求函数f(x)在[0,k]上的最大值M.

【答案】
(1)解:当k=1时,f(x)=(x﹣1)ex﹣x2

f'(x)=ex+(x﹣1)ex﹣2x=x(ex﹣2)

令f'(x)=0,解得x1=0,x2=ln2>0

所以f'(x),f(x)随x的变化情况如下表:

x

(﹣∞,0)

0

(0,ln2)

ln2

(ln2,+∞)

f'(x)

+

0

0

+

f(x)

极大值

极小值

所以函数f(x)的单调增区间为(﹣∞,0)和(ln2,+∞),单调减区间为(0,ln2)


(2)解:f(x)=(x﹣1)ex﹣kx2,x∈[0,k],

f'(x)=xex﹣2kx=x(ex﹣2k),f'(x)=0,解得x1=0,x2=ln(2k)

令φ(k)=k﹣ln(2k),

所以φ(k)在 上是减函数,∴φ(1)≤φ(k)<φ ,∴1﹣ln2≤φ(k)< <k.

即0<ln(2k)<k

所以f'(x),f(x)随x的变化情况如下表:

x

(0,ln(2k))

ln(2k)

(ln(2k),k)

f'(x)

0

+

f(x)

极小值

f(0)=﹣1,

f(k)﹣f(0)

=(k﹣1)ek﹣k3﹣f(0)

=(k﹣1)ek﹣k3+1

=(k﹣1)ek﹣(k3﹣1)

=(k﹣1)ek﹣(k﹣1)(k2+k+1)

=(k﹣1)[ek﹣(k2+k+1)]

,∴k﹣1≤0.

对任意的 ,y=ek的图象恒在y=k2+k+1下方,所以ek﹣(k2+k+1)≤0

所以f(k)﹣f(0)≥0,即f(k)≥f(0)

所以函数f(x)在[0,k]上的最大值M=f(k)=(k﹣1)ek﹣k3


【解析】(1)利用导数的运算法则即可得出f′(x),令f′(x)=0,即可得出实数根,通过列表即可得出其单调区间;(2)利用导数的运算法则求出f′(x),令f′(x)=0得出极值点,列出表格得出单调区间,比较区间端点与极值即可得到最大值.

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