21.(2009·天津)(本小题满分12分)已知函数f(x)=(x2+ax-2a2+3a)ex(x∈R),其中a∈R.
(1)当a=0时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率;
(2)当a≠时,求函数f(x)的单调区间与极值.
命题意图:本小题主要考查导数的几何意义、导数的运算、利用导数研究函数的单调性与极值等基础知识,考查运算能力及分类讨论的思想方法.
解析:(1)当a=0时,f(x)=x2ex,f ′(x)=(x2+2x)ex,故f ′(1)=3e.
所以曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线的斜率为3e.
(2)f ′(x)=[x2+(a+2)x-2a2+4a]ex.
令f ′(x)=0,解得x=-2a,或x=a-2.
由a≠知,-2a≠a-2.
以下分两种情况讨论.
①若a>,则-2a<a-2,当x变化时,f ′(x)、 f(x)的变化情况如下表:
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x |
(-∞-2a), |
-2 a |
(-2a,a-2) |
a-2 |
(a-2,+∞) |
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f ′(x) |
+ |
0 |
- |
0 |
+ |
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f(x) |
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极大值 |
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极小值 |
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所以f(x)在(-∞,-2a),(a-2,+∞)内是增函数,
在(-2a,a-2)内是减函数.
函数f(x)在x=-2a处取得极大值f(-2a),且f(-2a)=3ae-2a.
函数f(x)在x=a-2处取得极小值f(a-2),且f(a-2)=(4-3a)ea-2.
②若a<,则-2a>a-2.当x变化时,f ′(x)、 f(x)的变化情况如下表:
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x |
(-∞,a-2) |
a-2 |
(a-2,-2a) |
-2a |
(-2a,+∞) |
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f ′(x) |
+ |
0 |
- |
0 |
+ |
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f(x) |
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极大值 |
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极小值 |
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所以f(x)在(-∞,a-2),(-2a,+∞)内是增函数,在(a-2,-2a)内是减函数.
函数f(x)在x=a-2处取得极大值f(a-2),且f(a-2)=(4-3a)ea-2.
函数f(x)在x=-2a处取得极小值f(-2a),且f(-2a)=3ae-2a.