已知函数f(x)=[ax2-(a+1)x+1]ex,a∈R.(Ⅰ)若a=1,求函数y=f(x)在x=2处的切线方程;(Ⅱ)若a∈

2024年12月04日 15:07
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(Ⅰ)若a=1,则f(x)=(x2-2x+1)ex,f′(x)=(x 2-1)ex
∴切线的斜率k=f′(2)=3e2
又切点的坐标为(2,e2),
∴切线方程为y-e2=3e2(x-2),即3e2x-y-5e2=0
(Ⅱ)由f′(x)=[ax2+(a-1)x-a]ex
得h(x)=f(x)-f'(x)=[-2ax+(a+1)]ex
,h′(x)=(-2ax-a+1)ex
,(1)当a=0时,h′(x)=ex>0对x∈[0,1]恒成立,所以h(x)在[0,1]上单调递增,h(x)max=h(1)=e
(2)当a∈(0,1]时,由h′(x)=0,得x=

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2a
?
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≥0
①当
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2a
?
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≥1时,即a∈(0,
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]时,h′(x)≥0对x∈[0,1]恒成立,h(x)在[0,1]上单调递增,h(x)max=h(1)=(1-a)e
②当1>
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2a
?
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>0时,即a∈(
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,1)时,h(x)在[0,
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2a
?
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)上单调递增,在(
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2a
?
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,1]上单调递减,h(x)max=h(
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2a
?
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)=2ae
1?a
2a

③当
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2a
?
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=0时,即a=1时,h′(x)≤0对x∈[0,1]恒成立,h(x)在[0,1]上单调递减,h(x)max=h(0)=a+1
综上,当a=0时,h(x)max=e,当a∈(0,
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]时,h(x)max=)=(1-a)e
当a∈(
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,1)时,h(x)max=2ae
1?a
2a
,当a=1时,h(x)max=a+1.
(Ⅲ)由(Ⅰ)知,问题可转换为判定方程(x-1)2ex=x,x>1的实根的个数.设φ(x)=(x-1)2ex-x,则φ′(x)=(x2-1)ex-1,再设k(x)=(x2-1)ex-1,x>1,则k′(x)=ex(x2+2x-1)
x>1时,k′(x)>0,k(x)在(1,+∞)上单调递增,又k(1)=-1<0,k(2)=3e2-1>0,所以在(1,2)上存在唯一x0,使得k(x0)=0即存在唯一x0,使得φ′(x0)=0.
从而φ(x)在(1,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增,φ(x0)<φ(1)=-1<0,又φ(2)=e2-2>0故y=φ(x)的大致图象如图所示.
因此y=φ(x)在(1,+∞)上只能有一个零点.即当x>1时,f(x)=x只有一个实根.