题目内容

【题目】已知函数f(x)=(x﹣1)ex ax2(a∈R).
(1)当a≤1时,求f(x)的单调区间;
(2)当x∈(0,+∞)时,y=f′(x)的图象恒在y=ax3+x﹣(a﹣1)x的图象上方,求a的取值范围.

【答案】
(1)解: f'(x)=xex﹣ax=x(ex﹣a)

当a≤0时,ex﹣a>0,∴x∈(﹣∞,0)时,f'(x)<0,f(x)单调递减;x∈(0,+∞)时,f'(x)>0,f(x)单调递增;

当0<a≤1时,令f'(x)=0得x=0或x=lna.

(i) 当0<a<1时,lna<0,故:x∈(﹣∞,lna)时,f'(x)>0,f(x)单调递增,x∈(lna,0)时,f'(x)<0,f(x)单调递减,x∈(0,+∞)时,f'(x)>0,f(x)单调递增;

(ii) 当a=1时,lna=0,f'(x)=xex﹣ax=x(ex﹣1)≥0恒成立,f(x)在(﹣∞,+∞)上单调递增,无减区间;

综上,当a≤0时,f(x)的单调增区间是(0,+∞),单调减区间是(﹣∞,0);

当0<a<1时,f(x)的单调增区间是(﹣∞,lna)和(0,+∞),单调减区间是(lna,0);

当a=1时,f(x)的单调增区间是(﹣∞,+∞),无减区间.


(2)解:由(1)知f'(x)=xex﹣ax

当x∈(0,+∞)时,y=f'(x)的图象恒在y=ax3+x2﹣(a﹣1)x的图象上方;

即xex﹣ax>ax3+x2﹣(a﹣1)x对x∈(0,+∞)恒成立;

即 ex﹣ax2﹣x﹣1>0对x∈(0,+∞)恒成立;

记 g(x)=ex﹣ax2﹣x﹣1(x>0),

∴g'(x)=ex﹣2ax﹣1=h(x);∴h'(x)=ex﹣2a;

(i) 当 时,h'(x)=ex﹣2a>0恒成立,g'(x)在(0,+∞)上单调递增,

∴g'(x)>g'(0)=0;

∴g(x)在(0,+∞)上单调递增;

∴g(x)>g(0)=0,符合题意;

(ii) 当 时,令h'(x)=0得x=ln(2a);

∴x∈(0,ln(2a))时,h'(x)<0,

∴g'(x)在(0,ln(2a))上单调递减;

∴x∈(0,ln(2a))时,g'(x)<g'(0)=0;

∴g(x)在(0,ln(2a))上单调递减,

∴x∈(0,ln(2a))时,g(x)<g(0)=0,不符合题意;

综上可得a的取值范围是


【解析】(1)首先求出f(x)的导函数,分类讨论a的大小来判断函数的单调性;(2)利用转化思想:当x∈(0,+∞)时,y=f'(x)的图象恒在y=ax3+x2﹣(a﹣1)x的图象上方,即xex﹣ax>ax3+x2﹣(a﹣1)x对x∈(0,+∞)恒成立;即 ex﹣ax2﹣x﹣1>0对x∈(0,+∞)恒成立;
【考点精析】关于本题考查的利用导数研究函数的单调性,需要了解一般的,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才能得出正确答案.

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