已知函数f(x)=e^x+ax^2-ex,试确定a的取值范围,使得曲线y=f(x)上存在唯一的点P

已知函数f(x)=e^x+ax^2-ex,试确定a的取值范围,使得曲线y=f(x)上存在唯一的点P
,曲线在该点处的切线与曲线只有一个公共点P
magelite 1年前 已收到1个回答 举报

grace_lau 幼苗

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:(Ⅰ)求导函数,可得f′(x)=ex+2ax-e
∵曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线平行于x轴,
∴k=2a=0,∴a=0
∴f(x)=ex-ex,f′(x)=ex-e
令f′(x)=ex-e<0,可得x<1;令f′(x)>0,可得x>1;
∴函数f(x)的单调减区间为(-∞,1),单调增区间为(1,+∞)
(Ⅱ)设点P(x0,f(x0)),曲线y=f(x)在点P处的切线方程为y=f′(x0)(x-x0)+f(x0)
令g(x)=f(x)-f′(x0)(x-x0)-(x0)
∵曲线在该点处的切线与曲线只有一个公共点P,∴g(x)有唯一零点
∵g(x0)=0,g′(x)=ex-ex0+2a(x-x0)
(1)若a≥0,当x>x0时,g′(x)>0,∴x>x0时,g(x)>g(x0)=0
当x<x0时,g′(x)<0,∴x<x0时,g(x)>g(x0)=0,故g(x)只有唯一零点x=x0,由P的任意性a≥0不合题意;
(2)若a<0,令h(x)=ex-ex0+2a(x-x0),则h(x0)=0,h′(x)=ex+2a
令h′(x)=0,则x=ln(-2a),∴x∈(-∞,ln(-2a)),h′(x)<0,函数单调递减;x∈(ln(-2a),+∞),h′(x)>0,函数单调递增;
①若x0=ln(-2a),由x∈(-∞,ln(-2a)),g′(x)>0;x∈(ln(-2a),+∞),g′(x)>0,∴g(x)在R上单调递增
∴g(x)只有唯一零点x=x0;
②若x0>ln(-2a),由x∈(ln(-2a),+∞),h(x)单调递增,且h(x0)=0,则当x∈(ln(-2a),x0),g′(x)<0,g(x)>
g(x0)=0
任取x1∈(ln(-2a),x0),g(x1)>0,
∵x∈(-∞,x1),∴g(x)<ax2+bx+c,其中b=-e+f′(x0).c=ex1-f(x0)+x0f′(x0)
∵a<0,∴必存在x2<x1,使得ax22+bx2+c<0
∴g(x2)<0,故g(x)在(x2,x1)内存在零点,即g(x)在R上至少有两个零点;
③若x0<ln(-2a),同理利用ex>x36,可得g(x)在R上至少有两个零点;
综上所述,a<0,曲线y=f(x)上存在唯一的点P,曲线在该点处的切线与曲线只有一个公共点P(ln(-2a),f(ln(-2a))).

1年前

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