问题 解答题

已知定义在区间[-2,t](t>-2)上的函数f(x)=(x2-3x+3)ex

(Ⅰ)当t>1时,求函数y=f(x)的单调区间;

(Ⅱ)设m=f(-2),n=f(t).试证明:m<n;

(Ⅲ)设g(x)=f(x)+(x-2)ex,当x>1时试判断方程g(x)=x根的个数.

答案

(Ⅰ)因为f′(x)=(x2-3x+3)•ex+(2x-3)•ex=x(x-1)•ex

当t>1时,由f′(x)>0,可得t>x>1或-2<x<0;由f′(x)<0,可得0<x<1

所以f(x)在(-2,0),(1,t)上递增,在(0,1)上递减.

(Ⅱ)证明:由f′(x)>0,可得x>1或x<0;由f′(x)<0,可得0<x<1

所以f(x)在(-∞,0),(1,+∞)上递增,在(0,1)上递减,所以f(x)在x=1处取得极小值f(1)=e.

又∵f(-2)=13e-2<e,所以f(x)仅在x=-2处取得[-2,t]上的最小值f(-2)

从而当t>-2时,f(-2)<f(t),即m<n.

(Ⅲ)设g(x)=f(x)+(x-2)ex=(x-1)2ex,当x>1时判断方程g(x)=x根的个数等价于(x-1)2ex=x当x>1时根的个数

设h(x)=(x-1)2ex-x(x>1),则h′(x)=(x2-1)ex-1,

再设k(x)(x2-1)ex-1(x>1),则k′(x)=(x2+2x-1)ex

当x>1时,k′(x)>1,即k(x)在(1,+∞)单调递增

∵k(1)=-1<0,k(2)=3e2-1>0

∴在(1,2)上存在唯一x0,使k(x0)=0,即存在唯一x0∈(1,2),使h′(x0)=0

函数h(x)在(1,x0)上,h′(x0)<0,函数单调减,在(x0,+∞)上,h′(x0)>0,函数单调增,

∴h(x)min=h(x0)<h(1)=-1<0

∵h(2)=e2-2>0

y=h(x)的大致图象如图,

由此可得y=h(x)在(1,+∞)上只有一个零点,即g(x)=x,x>1时只有1个实根.

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