Question

已知函數(shù)f（x）=（x²-ax+1）e^x（a為常數(shù)，e為自然對(duì)數(shù)的底）
（Ⅰ）求函數(shù)f（x）的單調(diào)區(qū)間；
（Ⅱ）若a=0，且經(jīng)過(guò)點(diǎn)P（0，t）（t≠1）有且只有一條直線與曲線f（x）相切，求t的取值范圍

Answer 1

分析：（Ⅰ）先求出f′（x）=e^x（x+1）（x+1-a）分a=0，a＞0，a＜0三種情況討論導(dǎo)函數(shù)大于零小于零時(shí)x的解集即可得到函數(shù)的單調(diào)區(qū)間；
（Ⅱ）把a(bǔ)=0分別代入到函數(shù)和導(dǎo)函數(shù)中，因?yàn)閒（0）=1則P不在曲線上，設(shè)出直線與曲線的切點(diǎn)坐標(biāo)，則當(dāng)x=m時(shí)導(dǎo)函數(shù)的值為切線的斜率，切線過(guò)P點(diǎn)，表示出切線方程，利用導(dǎo)數(shù)研究g（x）的單調(diào)性并得到g（x）的最值，利用直線y=t與曲線g（x）=e^x（-x³-x²-x+1）有且只有一個(gè)交點(diǎn)得到t的取值范圍．

解答：解：（Ⅰ））f′（x）=（2x-a）e^x+（x²-ax+1）e^x=e^x[x²+（2-a）+1-a
]=e^x（x+1）（x+1-a）
若a=0，則f′（x）=e^x（x+1）²≥0，f（x）為R上的單調(diào)遞增函數(shù)；
若a＞0，f′（x）＞0的解為x＜-1或x＞a-1，f′（x）＜0的解為-1＜x＜a-1，
此時(shí)f（x）在區(qū)間（-∞，-1），（a-1，+∞）單調(diào)遞增，在區(qū)間（-1，a-1）單調(diào)遞減；
若a＜0，f′（x）＞0的解為x＜a-1或x＞-1，
f′（x）＜0的解為a-1＜x＜-1，此時(shí)f（x）在區(qū)間（-∞，a-1）（-1，+∞）單調(diào)遞增，在區(qū)間（a-1，-1）單調(diào)遞減．
（Ⅱ）當(dāng)a=0時(shí)，f（x）=（x²+1）e^x，f′（x）=e^x（x+1）²
因?yàn)閒（0）=1，所以點(diǎn)P（0，t）不在曲線f（x）上，設(shè)過(guò)點(diǎn)P的直線與曲線f（x）相切與點(diǎn)A（m，n），
則切線方程為y=e^m（m+1）²x+t，
所以有n=e^m（m+1）²m+t及n=e^m（m²+1），得t=e^m（-m³-m²-m+1）令g（x）=e^x（-x³-x²-x+1），
則g′（x）=e^x（-x³-x²-x+1）+e^x（-3x²-2x-1）=-x（x+1）（x+3）e^x，
令g′（x）=0，得x₁=-3，x₂=-1，x₃=0，
可得g（x）在區(qū)間（-∞，-3），（-1，0）單調(diào)遞增，在區(qū)間（-3，-1）（0，+∞）單調(diào)遞減，
所以g（x）在x=-3時(shí)取極大值g（-3）=

22

e3

，在x=-1時(shí)取極小值g（-1）=

2

e

，在x=0時(shí)取極大值g（0）=1，又

22

e3

＞1，所以g（-3）=

22

e3

是g（x）的最大值，
如圖，過(guò)點(diǎn)P（0，t）有且只有一條直線與曲線f（x）相切等價(jià)于直線y=t與曲線g（x）=e^x（-x³-x²-x+1）有且只有一個(gè)交點(diǎn)，又當(dāng)x＜-3時(shí)，g（x）＞0，
所以t=

22

e3

或t≤0．

點(diǎn)評(píng)：考查學(xué)生利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性的能力，以及利用導(dǎo)數(shù)研究曲線上某點(diǎn)切線方程的能力．會(huì)用數(shù)形結(jié)合的數(shù)學(xué)思想解決數(shù)學(xué)問(wèn)題．