问题 解答题

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∈[0,1],设h(x)=f(x)-f'(x)(其中f'(x)是函数f(x)的导函数),求函数h(x)在区间[0,1]的最大值;

(Ⅲ)若a=1,试判断当x>1时,方程f(x)=x实数根的个数.

答案

(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=

1
2a
-
1
2
≥0

①当

1
2a
-
1
2
≥1时,即a∈(0,
1
3
]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>

1
2a
-
1
2
>0时,即a∈(
1
3
,1)时,h(x)在[0,
1
2a
-
1
2
)上单调递增,在(
1
2a
-
1
2
,1]上单调递减,h(x)max=h(
1
2a
-
1
2
)=2ae
1-a
2a

③当

1
2a
-
1
2
=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,

1
3
]时,h(x)max=)=(1-a)e

当a∈(

1
3
,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.

问答题
单项选择题