问题 解答题
已知函数f(x)=(2ax-x2)eax,其中a为常数,且a≥0.
(Ⅰ)若a=1,求函数f(x)的极值点;
(Ⅱ)若函数f(x)在区间(
2
,2)
上单调递减,求实数a的取值范围.
答案

解法一:(Ⅰ)依题意得f(x)=(2x-x2)ex,所以f'(x)=(2-x2)ex

令f′(x)=0,得x=±

2

x∈(-∞,-

2
)时,f(x)<0,函数f(x)在此区间单调递减;

当x∈(-

2
2
)时,f(x)>0,函数f(x)在此区间上单调递增;

当x∈(

2
,+∞)时,f(x)<0,函数f(x)在此区间上单调递减;

由上可知,x=-

2
是函数f(x)的极小值点,x=
2
是函数f(x)的极大值点.

(Ⅱ)f'(x)=[-ax2+(2a2-2)x+2a]eax

由函数f(x)在区间(

2
,2)上单调递减可知:f′(x)≤0对任意x∈(
2
,2)
恒成立,

当a=0时,f′(x)=-2x,显然f'(x)≤0对任意x∈(

2
,2)恒成立;

当a>0时,f′(x)≤0等价于ax2-(2a2-2)x-2a≥0,

因为x∈(

2
,2),不等式ax2-(2a2-2)x-2a≥0等价于x-
2
x
2a2-2
a

令g(x)=x-

2
x
,x∈[
2
,2]

则g'(x)=1+

2
x2
,在[
2
,2]
上显然有g′(x)>0恒成立,所以函数g(x)在[
2
,2]
单调递增,

所以g(x)在[

2
,2]上的最小值为g(
2
)=0

由于f′(x)≤0对任意x∈(

2
,2)恒成立等价于x-
2
x
2a2-2
a
对任意x∈(
2
,2)
恒成立,

需且只需g(x)min

2a2-2
a
,即0≥
2a2-2
a
,解得-1≤a≤1,因为a>0,所以0<a≤1.

综合上述,若函数f(x)在区间(

2
,2)上单调递减,则实数a的取值范围为0≤a≤1.

a2-1
a
>0,即a>1时,由于函数h(x)的图象是连续不间断的,

假如h(x)≥0对任意x∈(

2
,2)恒成立,则有h(
2
)≥0

解得-1≤a≤1,与a>1矛盾,所以h(x)≥0不能对任意x∈(

2
,2)恒成立.

综上所述:若函数f(x)在区间(

2
,2)上单调递减,则实数a的取值范围为0≤a≤1.

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