问题 解答题
设x=3是函数f(x)=(
x
+ax+b)
e3-x 
(x∈R)
的一个极值点.
①求a与b的关系式(用a表示b);
②求f(x)的单调区间;
③设a>0,g(x)=(
a
+
25
4
)
e
,若存在ξ1,ξ2∈[0,4],使得|f(ξ1)-g(ξ2)|<1成立.求a的取值范围.
答案

①f′(x)=-[x2+(a-2)x+b-a]e3-x

由f′(3)=0,得-[32+(a-2)3+b-a]e3-3=0,即得b=-3-2a,

②则f′(x)=[x2+(a-2)x-3-2a-a]e3-x

=-[x2+(a-2)x-3-3a]e3-x=-(x-3)(x+a+1)e3-x

令f′(x)=0,得x1=3或x2=-a-1,

由于x=3是极值点,

所以x+a+1≠0,那么a≠-4.

当a<-4时,x2>3=x1,则

在区间(-∞,3)上,f′(x)<0,f(x)为减函数;

在区间(3,-a-1)上,f′(x)>0,f(x)为增函数;

在区间(-a-1,+∞)上,f′(x)<0,f(x)为减函数.

当a>-4时,x2<3=x1,则

在区间(-∞,-a-1)上,f′(x)<0,f(x)为减函数;

在区间(-a-1,3)上,f′(x)>0,f(x)为增函数;

在区间(3,+∞)上,f′(x)<0,f(x)为减函数.

③由②知,当a>0时,f(x)在区间(0,3)上的单调递增,在区间(3,4)上单调递减,

那么f(x)在区间[0,4]上的值域是[min(f(0),f(4)),f(3)],

而f(0)=-(2a+3)e3<0,f(4)=(2a+13)e-1>0,f(3)=a+6,

那么f(x)在区间[0,4]上的值域是[-(2a+3)e3,a+6].

又g(x)=(

a
+
25
4
)
e
在区间[0,4]上是增函数,

且它在区间[0,4]上的值域是[a2+

25
4
,(a2+
25
4
)e4],

由于(a2+

25
4
)-(a+6)=a2-a+
1
4
=(a-
1
2
2≥0,

所以只须仅须(a2+

25
4
)-(a+6)<1且a>0,

解得0<a<

3
2

故a的取值范围是(0,

3
2
).

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