Question

已知函數(shù)f（x）=（x²-3x+3）•e^x的定義域?yàn)閇-2，t]（t＞-2），設(shè)f（-2）=m，f（t）=n．
（1）試確定t的取值范圍，使得函數(shù)f（x）在[-2，t]上為單調(diào)函數(shù)；
（2）求證：n＞m；
（3）[理]若t為自然數(shù)，則當(dāng)t取哪些值時(shí)，方程f（x）-m=0（m∈R）在[-2，t]上有三個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根，并求出相應(yīng)的實(shí)數(shù)m的取值范圍．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)函數(shù)的解析式求出f（x）的導(dǎo)函數(shù)，令導(dǎo)函數(shù)大于0列出關(guān)于x的不等式，求出不等式的解集即為函數(shù)的增區(qū)間；令導(dǎo)函數(shù)小于0列出關(guān)于x的不等式，求出不等式的解集即為函數(shù)的減區(qū)間，所以要使函數(shù)在[-2，t]上為單調(diào)函數(shù)，根據(jù)求出的單調(diào)區(qū)間即可得到t的取值范圍；
（2）根據(jù)（1）求出的函數(shù)的單調(diào)區(qū)間，由函數(shù)的增減性得到函數(shù)的極小值，把x=-2代入f（x）解析式求出f（-2）的值，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)f（-2）小于極小值，所以得到函數(shù)在區(qū)間[-2，t]的最小值為f（-2），即t大于-2時(shí)，得到f（-2）小于f（t），得證；
（3）由（1）求出的函數(shù)的單調(diào)區(qū)間得到t=0或1時(shí)，方程f（x）-m=0不可能有三個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根，所以得到t大于等于2，要使方程有三個(gè)不等的實(shí)數(shù)根，只需讓m屬于（max（f（-2），f（1）），min（f（0），f（t）））即可，分別求出各自的值，判斷出大小即可得到m的取值范圍．

解答：解：（1）因?yàn)閒′（x）=（x²-3x+3）•e^x+（2x-3）•e^x=x（x-1）•e^x，
由f′（x）＞0?x＞1或x＜0；由f′（x）＜0?0＜x＜1，
所以f（x）在（-∞，0），（1，+∞）上單調(diào)遞增，在（0，1）上單調(diào)遞減，
欲使f（x）在[-2，t]上為單調(diào)函數(shù)，則-2＜t≤0．
（2）因?yàn)閒（x）在（-∞，0），（1，+∞）上單調(diào)遞增，在（0，1）上單調(diào)遞減，
所以f（x）在x=1處取得極小值f（1）=e．
又f（-2）=

13

e2

＜e，所以f（x）僅在x=-2處取得[-2，t]上的最小值f（-2），
從而當(dāng)t＞-2時(shí)，f（-2）＜f（t），即m＜n．
（3）由（1）知f（x）在（-∞，0），（1，+∞）上單調(diào)遞增，在（0，1）上單調(diào)遞減，
故當(dāng)t=0或t=1時(shí)，方程f（x）-m=0在[-2，t]上不可能有三個(gè)不等實(shí)根，
所以t≥2，且t∈N．
當(dāng)t≥2，且t∈N時(shí)，方程f（x）-m=0在[-2，t]上有三個(gè)不等實(shí)根，
只需滿足m∈（max（f（-2），f（1）），min（f（0），f（t）））即可．
因?yàn)閒（-2）=

13

e2

，f（0）=3，f（1）=e，f（2）=e²，且f（t）≥f（2）=e²＞3=f（0），
因而f（-2）＜f（1）＜f（0）＜f（2）≤f（t），
所以f（1）＜m＜f（0），即e＜m＜3，
即實(shí)數(shù)m的取值范圍是（e，3）．

點(diǎn)評(píng)：此題考查學(xué)生會(huì)利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性，要求學(xué)生掌握函數(shù)單調(diào)性的性質(zhì)，是一道綜合題．