问题 解答题

已知m∈R,函数f(x)=(x2+mx+m)ex

(1)若函数f(x)没有零点,求实数m的取值范围;

(2)若函数f(x)存在极大值,并记为g(m),求g(m)的表达式;

(3)当m=0时,求证:f(x)≥x2+x3

答案

(1)令f(x)=0,得(x2+mx+m)•ex=0,所以x2+mx+m=0.

因为函数f(x)没有零点,所以△=m2-4m<0,所以0<m<4.(4分)

(2)f'(x)=(2x+m)ex+(x2+mx+m)ex=(x+2)(x+m)ex

令f'(x)=0,得x=-2,或x=-m,

当m>2时,-m<-2.列出下表:

x(-∞,-m)-m(-m,-2)-2(-2,+∞)
f'(x)+0-0+
f(x)me-m(4-m)e-2
当x=-m时,f(x)取得极大值me-m.(6分)

当m=2时,f'(x)=(x+2)2ex≥0,f(x)在R上为增函数,

所以f(x)无极大值.(7分)

当m<2时,-m>-2.列出下表:

x(-∞,-2)-2(-2,-m)-m(-m,+∞)
f'(x)+0-0+
f(x)(4-m)e-2me-m
当x=-2时,f(x)取得极大值(4-m)e-2,(9分)

所以g(m)=

me-m,m>2
(4-m)e-2,m<2
(10分)

(3)当m=0时,f(x)=x2ex,令ϕ(x)=ex-1-x,则ϕ'(x)=ex-1,

当x>0时,φ'(x)>0,φ(x)为增函数;当x<0时,φ'(x)<0,φ(x)为减函数,

所以当x=0时,φ(x)取得最小值0.(13分)

所以φ(x)≥φ(0)=0,ex-1-x≥0,所以ex≥1+x,

因此x2ex≥x2+x3,即f(x)≥x2+x3.(16分)

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