问题 解答题

已知f0(x)=x•ex,f1(x)=f′0(x),f2(x)=f′1(x),…,fn(x)=f′n-1(x)(n∈N*).

(Ⅰ)请写出fn(x)的表达式(不需证明);

(Ⅱ)设fn(x)的极小值点为Pn(xn,yn),求yn

(Ⅲ)设gn(x)=-x2-2(n+1)x-8n+8,gn(x)的最大值为a,fn(x)的最小值为b,试求a-b的最小值.

答案

(Ⅰ)fn(x)=(x+n)•ex(n∈N*).…(4分)

(Ⅱ)∵fn(x)=(x+n+1)•ex

∴当x>-(n+1)时,fn(x)>0;当x<-(n+1)时,fn(x)<0

∴当x=-(n+1)时,fn(x)取得极小值fn(-(n+1))=-e-(n+1)

yn=-e-(n+1)(n∈N*).…(8分)

(Ⅲ) 解法一:∵gn(x)=-(x+(n+1))2+(n-3)2,所以a=gn(-(n+1))=(n-3)2.…(9分)

b=fn(-(n+1))=-e-(n+1)

∴a-b=(n-3)2+e-(n+1),

令h(x)=(x-3)2+e-(x+1)(x≥0),则h'(x)=2(x-3)-e-(x+1).…(10分)

∵h'(x)在[0,+∞)单调递增,∴h'(x)≥h'(0)=-6-e-1

∵h'(3)=-e-4<0,h'(4)=2-e-5>0,

∴存在x0∈(3,4)使得h'(x0)=0.…(12分)

∵h'(x)在[0,+∞)单调递增,

∴当0≤x<x0时,h'(x0)<0;当x>x0时,h'(x0)>0,

即h(x)在[x0,+∞)单调递增,在[0,x0)单调递减,

∴(h(x))min=h(x0),

又∵h(3)=e-4,h(4)=1+e-5,h(4)>h(3),

∴当n=3时,a-b取得最小值e-4.…(14分)

解法二:∵gn(x)=-(x+(n+1))2+(n-3)2,所以a=gn(-(n+1))=(n-3)2.…(9分)

b=fn(-(n+1))=-e-(n+1)

∴a-b=(n-3)2+e-(n+1),

cn=(n-3)2+e-(n+1)

cn+1-cn=2n-5+

1
en+2
-
1
en+1
,…(10分)

当n≥3时,cn+1-cn=2n-5+

1
en+2
-
1
en+1
,又因为n≥3,所以2n-5≥1,
1
en+2
>0
0<
1
en+1
<1
,所以2n-5+
1
en+2
-
1
en+1
>0
,所以cn+1>cn.…(12分)

c1=4+

1
e2
c2=1+
1
e3
c3=
1
e4
,c1>c2>c3

∴当n=3时,a-b取得最小值e-4.…(14分)

单项选择题
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