问题 解答题

已知n∈R,函数,f(x)=(-x2+ax)ex(x∈R,e为自然对数的底数).

(1)当a=2时,求函数f(x)的单调递增区间;

(2)若函数f(x)在(-1,1)上单调递增,求a的取值范围;

(3)函数f(x)是否为R上的单调函数?若是,求出a的取值范围;若不是,请说明理由.

答案

(Ⅰ)当a=2时,f(x)=(-x2+2x)ex,f′(x)=-(x2-2)ex

令f′(x)>0,得x2-2<0,∴-

2
<x<
2

∴f(x)的单调递增区间是(-

2
2
);

(Ⅱ)f′(x)=[-x2+(a-2)x+a]ex,若f(x)在(-1,1)内单调递增,即当-1<x<1时,f′(x)≥0,

即-x2+(a-2)x+a≥0对x∈(-1,1)恒成立,

即a≥x+1-

1
x+1
对x∈(-1,1)恒成立,

令y=x+1-

1
x+1
,则y′=1+
1
(x+1)2
>0

∴y=x+1-

1
x+1
在(-1,1)上单调递增,∴y<1+1-
1
1+1
=
3
2

∴a

3
2

当a=

3
2
时,当且仅当x=0时,f′(x)=0

∴a的取值范围是[

3
2
,+∞).

(3)假设f(x)是为R上的单调函数,则为R上的单调递增函数或单调递减函数

①若f(x)是R上的单调递减函数,则f′(x)≤0对任意的x∈R都成立,

即[-x2+(a-2)x+a]ex≤0对任意的x∈R都成立,

因为ex>0,所以-x2+(a-2)x+a≤0恒成立,

故由△=(a-2)2+4a≤0,

整理得a2+4≤0,显然不成立,

即f(x)不可能为R上的单调递减函数.

②若f(x)是R上的单调递增函数,则f′(x)≥0对任意的x∈R都成立,

即[-x2+(a-2)x+a]ex≥0对任意的x∈R都成立,

因为ex>0,所以-x2+(a-2)x+a≥0恒成立,

而函数h(x)=-x2+(a-2)x+a的图象是开口向下的抛物线,

所以-x2+(a-2)x+a≥0是不能恒成立的,

所以f(x)不可能为R上的单调递增函数.

综上所述,f(x)是不可能为R上的单调函数.

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