已知函数f(x)=(x2-3x+3)-ex定义域为[-2,t](t>-2),设f(-2)=m,f(t)=n. (1)试确定t的取值范围,使得函数f(x)在[-2,t]上为单调函数; (2)求证:n>m; (3)求证:对于任意的t>-2,总存在x0∈(-2,t),满足e=
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(Ⅰ)因为f′(x)=(x2-3x+3)•ex+(2x-3)•ex
=x(x-1)•ex.…(2分)
由f′(x)>0,解得x>1,或x<0;
由f′(x)<0,得0<x<1,
所以f(x)在(-∞,0),(1,+∞)上递增,在(0,1)上递减,
欲使f(x)在[-2,t]上为单调函数,则-2<t≤0.…(4分)
(Ⅱ)证明:因为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e,…(6分)
又f(-2)=
<e,所以f(x)在[-2,+∞)上的最小值为f(-2),13 e2
从而当t>-2时,f(-2)<f(t),即n>m.…(9分)
(Ⅲ)证:因为
=x02-x0,f′(x0) ex0
=f′(x0) ex0
(t-1)2,即为x 02-x0=2 3
(t-1)2,2 3
令g(x)=x2-x-
(t-1)2,2 3
从而问题转化为证明方程g(x)=x2-x-
(t-1)2=0在(-2,t)上有解,2 3
下面讨论解的个数:…(11分)
因g(-2)=6-
(t-1)2=-2 3
(t+2)(t-4),2 3
g(t)=t(t-1)-
(t-1)2=2 3
(t+2)(t-1),1 3
所以 ①当t>4,或-2<t<1时,g(-2)•g(t)<0,
所以g(x)=0在(-2,t)上有解,且只有一解,…(13分)
②当1<t<4时,g(-2)>0且g(t)>0,但由于g(0)=-
(t-1)2<0,2 3
所以g(x)=0在(-2,t)上有解,且有两解.…(14分)
③当t=1时,g(x)=x2-x=0,∴x=0,或x=1,所以g(x)=0在(-2,t)上有仅有一解;
当t=4时,g(x)=x2-x-6=0,∴x=-2,或x=3,
所以g(x=0)在(-2,4)上也有且只有一解.…(15分)
综上所述,对于任意的t>-2,总存在x0∈(-2,t),满足
=f′(x0) ex0
(t-1) 2,2 3
且当t≥4,或-2<t≤1时,有唯一的x0适合题意;
当1<t<4时,有两个x0适合题意.…(16分)