问题 解答题

设函数f(x)=(x2+ax+a)e-x,其中x∈R,a是实常数,e是自然对数的底数.

(Ⅰ)确定a的值,使f(x)的极小值为0;

(Ⅱ)证明:当且仅当a=3时,f(x)的极大值为3;

(Ⅲ)讨论关于x的方程f(x)+f′(x)=2xe-x+x-2(x≠0)的实数根的个数.

答案

解:(Ⅰ)

令f′(x)=0,解得:x=0或x=2-a,

①当a=2时,f′(x)≤0,此时无极值;

②当0<2-a,即a<2时,f′(x)和f(x)的变化如下表1,

此时应有f(0)=0,所以,a=0<2;

③当0>2-a,即a>2时,f′(x)和f(x)的变化如下表2,

此时应有f(2-a)=0,即

所以必有

综上所述,当a=0或a=4时,f(x)的极小值为0。

(Ⅱ)若a<2,则由表1知,应有f(2-a)=3,

,则

由a<2,故g′(x)>0,

于是当a<2时,g(a)<g(2)=2<3,即不可能成立;

若a>2,则由表2知,应有f(0)=3,即a=3;

综上所述,当且仅当a=3时极大值为3。

(Ⅲ) ∵

∴方程可以化为

进而化为

构造函数

求导可得,

由ψ′(x)>0得x<0或x>2,由ψ′(x)<0得0<x<2,

从而ψ(x)在区间(-∞,0)和(2,+∞)上单调递增,在区间(0,2)上单调递减,

当x=2时,函数ψ(x)取得极小值

并且结合函数图象可知:当|x|无限趋近于0时,ψ(x)>0并且取值无限增大,其图象向上无限接近y轴,但永远也达不到y轴(此时y轴足渐近线);

当x<0并无限减小时,ψ(x)>0并且取值也无限减小,其图象在 x轴上方并向左无限接近x轴,但永远也达不到x轴(此时x轴是渐近线);

当x>2并无限增大时,ψ(x)>0并且取值也无增大,其图象在第一象限内向右上方无限延伸(如图所示)

 

因此,当a≤0时,原方程无实根;

当0<a<时,原方程只有一个实数根;

当a=时,原方程有两个不等的实数根;

当a>时,原方程有三个不等的实数根。

选择题
判断题