定义在D上的函数f(x),如果满足:对任意x∈D,存在常数M,都有f(x)≥M成立,则称f(x)是D上的有界函数,其中M称为函数f(x)的下界.已知函数f(x)=(x2-3x+3)•ex,其定义域为[-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]上为单调递增函数; (2)试判断m,n的大小,并说明理由;并判断函数f(x)在定义域上是否为有界函数,请说明理由; (3)求证:对于任意的t>-2,总存在x0∈(-2,t)满足
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(1)f′(x)=(x2-3x+3)•ex+(2x-3)•ex=x(x-1)•ex.
由f′(x)>0⇒x>1或x<0;由f′(x)<0⇒0<x<1,
所以f(x)在(-∞,0],[1,+∞)上单调递增,在[0,1]上单调递减,
要使f(x)在[-2,t]上为单调递增函数,则-2<t≤0
(2)n>m.
因为f(x)在(-∞,0],[1,+∞)上单调递增,在[0,1]上单调递减,
所以f(x)在x=1处取极小值e.又f(-2)=
<e,13 e2
所以f(x)在[-2,+∞)上的最小值为f(-2),从而当t>-2时,f(-2)<f(t),
即m<n.
由上知,因为f(x)在(-∝,0)上递增,且恒大于0,f(x)在(0,+∞)的最小值为e,
所以函数f(x)在(-∞,+∞)上是有界函数,M=0
(3)因为
=x2-x0,所以f′(x0) ex0
=f′(x0) ex0
(t-1)2,即为x2-x0=2 3
(t-1)2.2 3
令g(x)=x2-x-
(t-1)2,从而问题转化为证明方程g(x)=x2-x-2 3
(t-1)2=02 3
在(-2,t)上有解,并讨论解的个数.
因为g(-2)=6-
(t-1)2=-2 3
(t+2)(t-4),g(t)=t(t-1)-2 3
(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;
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;③当t=1时,g(x)=x2-x=0⇒x=0或x=1,
所以g(x)=0在(-2,t)上有且只有一解;
④当t=4时,g(x)=x2-x-6=0⇒x=-2或x=3,
所以g(x)=0在(-2,4)上有且只有一解
综上所述,对于任意t>-2,总存在x0∈(-2,t),满足
=f′(x0) xx0
(t-1)2,2 3
且当t≥4或-2<t≤1时,有唯一的x0符合题意;
当1<t<4时,有两个x0符合题意.