问题 解答题

设函数f(x)=(x-a)ex+(a-1)x+a,a∈R.

(1)当a=1时,求f(x)的单调区间;

(2)(i)设g(x)是f(x)的导函数,证明:当a>2时,在(0,+∞)上恰有一个x0使得g(x0)=0;

(ii)求实数a的取值范围,使得对任意的x∈[0,2],恒有f(x)≤0成立.注:e为自然对数的底数.

答案

(1)当a=1时,f(x)=(x-1)ex+1,f'(x)=xex--------------------------------------(2分)

当f'(x)<0时,x<0;当f'(x)>0时,x>0

所以函数f(x)的减区间是(-∞,0);增区间是(0,+∞)-------------------------(4分)

(2)证明:(ⅰ)g(x)=f'(x)=ex(x-a+1)+(a-1),g'(x)=ex(x-a+2)------------------(5分)

当g'(x)<0时,x<a-2;当g'(x)>0时,x>a-2

因为a>2,所以函数g(x)在(0,a-2)上递减;在(a-2,+∞)上递增-----------------(7分)

又因为g(0)=0,g(a)=ea+a-1>0,

所以在(0,+∞)上恰有一个x0使得g(x0)=0.--------------------------------------------------(9分)

(ⅱ)若a≤2,可得在x∈[0,2]时,g(x)≥0,从而f(x)在[0,2]内单调递增,而f(0)=0,

∴f(x)≥f(0)=0,不符题意.-------------------------------------------------(10分)

∴a>2

由(ⅰ)知f(x)在(0,x0)递减,(x0,+∞)递增,

设f(x)在[0,2]上最大值为M,则M=max{f(0),f(2)},

若对任意的x∈[0,2],恒有f(x)≤0成立,则

f(0)≤0
f(2)≤0
,------------------------------------(13分)

由f(2)≤0得(2-a)e2+2a-2+a≤0,∴a≥

2e2-2
e2-3
=2+
4
e2-3
>2,

又f(0)=0,∴a≥

2e2-2
e2-3
.---------------------------------------------------------(15分)

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