问题 解答题

已知函数f(x)=(ax2+bx+c)ex在x=1处取得极小值,其图象过点A(0,1),且在点处切线的斜率为-1.

(Ⅰ)求f(x)的解析式;

(Ⅱ)设函数g(x)的定义域D,若存在区间[m,n]⊆D,使得g(x)在[m,n]上的值域也是[m,n],则称区间[m,n]为函数g(x)的“保值区间”.

(ⅰ)证明:当x>1时,函数f(x)不存在“保值区间”;

(ⅱ)函数f(x)是否存在“保值区间”?若存在,写出一个“保值区间”(不必证明);若不存在,说明理由.

答案

(Ⅰ)∵函数f(x)=(ax2+bx+c)ex

∴f′(x)=[ax2+(2a+b)x+(b+c)]ex

f(0)=1
f(0)=-1
f(0)=0

c=1
b+c=-1
3a+2b+c=0

解得

a=1
b=-2
c=1

经检验,f(x)=(x2-2x+1)ex满足题意.

(Ⅱ)由(Ⅰ)得f′(x)=(x2-1)ex

(i)假设x>1时,f′(x)存在“保值区间[m,n]”,(n>m>1).

∵x>1时,f′(x)=(x2-1)ex>0,

∴f(x)在区间(1,+∞)是增函数,

依题意,

f(m)=m
f(n)=n

(m-1)2em>m
(n-1)2en=n

于是问题转化为(x-1)2ex-x=0有两个大于1的不等实根,

现在考察函数h(x)=(x-1)2ex-x(x≥1),

h′(x)=(x2-1)ex-1.

令∅(x)=(x2-1)ex-1,

则∅′(x)=(x2+2x-1)ex

∴当x>1时,∅′(x)>0,

∴∅(x)在(1,+∞)是增函数,

即h′(x)在(1,+∞)是增函数.

∵h′(1)=-1<0,h′(2)=3e2-1>0.

∴存在唯一x0∈(1,2),使得h′(x0)=0,

当x变化时,h′(x),h(x)的变化情况如下表:

 x (1,x0 x0 (x0,+∞)
 h′(x)- 0+
 h(x) 极小值
∴h(x)在(1,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增.

于是,h(x0)<h(1)=-1<0,

∵h(2)=e2-2>0,

∴当x>1时,h(x)的图象与x轴只有一个交点,

即方程(x-1)2e2-x=0有且只有一个大于1的根,与假设矛盾.

故当x>1时,f(x)不存在“保值区间”.

(ii)f(x)存在“保值区间”,[0,1]是它的一个“保值区间”.

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