Question

已知函數(shù)f（x）=（ax²+x）e^x，其中e是自然數(shù)的底數(shù)，a∈R．
（1）當(dāng)a＜0時(shí)，解不等式f（x）＞0；
（2）當(dāng)a=0時(shí)，求正整數(shù)k的值，使方程f（x）=x+2在[k，k+1]上有解；
（3）若f（x）在[-1，1]上是單調(diào)增函數(shù)，求a的取值范圍．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)指數(shù)函數(shù)值大于0恒成立，將不等式f（x）＞0化為ax²+x＞0，結(jié)合a＜0，可得不等式f（x）＞0的解集；
（2）當(dāng)a=0時(shí)，方程即為xe^x=x+2，即ex-

2

x

-1=0，令h（x）=ex-

2

x

-1，利用導(dǎo)數(shù)法可判斷出h（x）的單調(diào)性，結(jié)合零點(diǎn)判定定理，可得正整數(shù)k的值
（3）求出函數(shù)f（x）的導(dǎo)函數(shù)的解析式，進(jìn)而由f（x）在[-1，1]上是單調(diào)增函數(shù)，f′（x）≥0恒成立，對a進(jìn)行分類討論后，可得a的取值范圍．

解答：解：（1）因?yàn)閑^x＞0，所以不等式f（x）＞0即為ax²+x＞0，
又因?yàn)閍＜0，所以不等式可化為x（x+

1

a

）＜0，
所以不等式f（x）＞0的解集為（0，-

1

a

）．
（2）當(dāng)a=0時(shí)，方程即為xe^x=x+2，由于e^x＞0，所以x=0不是方程的解
所以原方程等價(jià)于ex-

2

x

-1=0，令h（x）=ex-

2

x

-1，
因?yàn)閔′（x）=ex+

2

x2

＞0對于x∈（0，+∞）恒成立，
所以h（x）在（0，+∞）內(nèi)是單調(diào)增函數(shù)，
又h（1）=e-3，h（2）=e²-2＞0，
所以方程f（x）=x+2有且只有1個(gè)實(shí)數(shù)根，在區(qū)間[1，2]，
所以正整數(shù)k的值為 1．
（3）f′（x）=（2ax+1）e^x+（ax²+x）e^x=[ax²+（2a+1）x+1]e^x，
①當(dāng)a=0時(shí)，f′（x）=（x+1）e^x，f′（x）≥0在[-1，1]上恒成立，當(dāng)且僅當(dāng)x=-1時(shí)取等號，故a=0符合要求；
②當(dāng)a≠0時(shí)，令g（x）=ax²+（2a+1）x+1，因?yàn)椤?（2a+1）²-4a=4a²+1＞0，
所以g（x）=0有兩個(gè)不相等的實(shí)數(shù)根x₁，x₂，不妨設(shè)x₁＞x₂，
因此f（x）有極大值又有極小值．
若a＞0，因?yàn)間（-1）•g（0）=-a＜0，所以f（x）在（-1，1）內(nèi)有極值點(diǎn)，
故f（x）在[-1，1]上不單調(diào)．
若a＜0，可知x₁＞0＞x₂，
因?yàn)間（x）的圖象開口向下，要使f（x）在[-1，1]上單調(diào)，因?yàn)間（0）=1＞0，
必須滿足

g(1)≥0 g(-1)≥0

即

3a+2≥0 -a≥0

，所以-

2

3

≤a＜0．
綜上可知，a的取值范圍是[-

2

3

，0]．

點(diǎn)評：本題考查的知識是利用導(dǎo)數(shù)求閉區(qū)間上函數(shù)的最值，函數(shù)的單調(diào)性與導(dǎo)數(shù)的關(guān)系，熟練掌握導(dǎo)數(shù)法在求函數(shù)單調(diào)性，最值，極值的方法是解答的關(guān)鍵．