问题 解答题

已知函数f(x)=(ax2-2x+1)•e-x(a∈R,e为自然对数的底数).

(I) 当a=1时,求函数f(x)的极值;

(Ⅱ) 若函数f(x)在[-1,1]上单调递减,求a的取值范围.

答案

( I)当a=1时,f(x)=(x2-2x+1)•e-x

f'(x)=(2x-2)•e-x-(x2-2x+1)•e-x=-(x-1)(x-3)•e-x…(2分)

当x变化时,f(x),f'(x)的变化情况如下表:

x(-∞,1)1(1,3)3(3,+∞)
f'(x)-0+0-
f(x)递减极小值递增极大值递减
所以,当a=1时,函数f(x)的极小值为f(1)=0,极大值为f(3)=4e-3.…(5分)

( II)f'(x)=(2ax-2)•e-x-(ax2-2x+1)•e-x=-e-x[ax2-2ax-2x+3]

令g(x)=ax2-2(a+1)x+3

①若a=0,则g(x)=-2x+3,在(-1,1)内,g(x)>0,

即f'(x)<0,函数f(x)在区间[-1,1]上单调递减.…(7分)

②若a>0,则g(x)=ax2-2(a+1)x+3,其图象是开口向上的抛物线,对称轴为x=

a+1
a
>1,

当且仅当g(1)≥0,即0<a≤1时,在(-1,1)内g(x)>0,f'(x)<0,

函数f(x)在区间[-1,1]上单调递减.…(9分)

③若a<0,则g(x)=ax2-2(a+1)x+3,其图象是开口向下的抛物线,

当且仅当

g(-1)≥0
g(1)≥0
,即-
5
3
≤a<0
时,在(-1,1)内g(x)>0,f'(x)<0,

函数f(x)在区间[-1,1]上单调递减.…(11分)

综上所述,函数f(x)在区间[-1,1]上单调递减时,a的取值范围是-

5
3
≤a≤1.…(12分)

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