稿件来源:高途
| 6.2.1 导数与函数的单调性题目答案及解析如下,仅供参考!
选择性必修三
第六章 导数及其应用
6.2 利用导数研究函数的性质
6.2.1 导数与函数的单调性
已知函数$f\left(x\right)={\rm e}^{x}[ax^{2}-\left(3a+1\right)x+3a+2]$.
$(1)$当$a=2$时,求函数$f\left(x\right)$的极值;
$(2)$当$a \lt 1$时,讨论函数$f\left(x\right)$的单调性.
(1) 极大值为\\(f(\\dfrac{1}{2}) = 5\\sqrt{e}\\),极小值为\\(f(1) = 3e\\)
(2) 答案见解析
"]]$(1)$因为函数$f\left(x\right)={\rm e}^{x}[ax^{2}-\left(3a+1\right)x+3a+2]$,
当$a=2$时,$f\left(x\right)={\rm e}^{x}(2x^{2}-7x+8)$,则${f}'\left(x\right)=2{{\rm e}}^{x}(x-\dfrac{1}{2})(x-1)$,
令${f}'\left(x\right)=0$,解得$x=\dfrac{1}{2}$,$x=1$,
当$x \lt \dfrac{1}{2}$时,${f}'\left(x\right) \gt 0$,则$f\left(x\right)$单调递增,
当$\dfrac{1}{2} \lt x \lt 1$时,${f}'\left(x\right) \lt 0$,则$g\left(x\right)$单调递减,
当$x \gt 1$时,${f}'\left(x\right) \gt 0$,则$g\left(x\right)$单调递增,
所以当$x=\dfrac{1}{2}$时,函数$f\left(x\right)$取得极大值$f(\dfrac{1}{2})=5\sqrt{{\rm e}}$,
当$x=1$时,函数$f\left(x\right)$取得极小值$f(1)=3e$;
$(2){f}'\left(x\right)={\rm e}^{x}(ax-1)\left(x-1\right)$,
①当$a=0$时,由${f}'\left(x\right)={\rm e}^{x}(1-x)=0$,可得$x=1$,
当$x \lt 1$时,${f}'\left(x\right) \gt 0$,当$x \gt 1$时,${f}'\left(x\right) \lt 0$,
所以$f\left(x\right)$在$\left(-\infty ,1\right)$上单调递增,在$\left(1,+\infty \right)$上单调递减;
②当$a \lt 0$时,由${f}'\left(x\right)=a{{\rm e}}^{x}(x-\dfrac{1}{a})(x-1)$,则$\dfrac{1}{a}\lt 1$,
令${f}'\left(x\right)=0$,则$x=\dfrac{1}{a}$,$x=1$,
当$x \lt \dfrac{1}{a}$或$x \gt 1$时,${f}'\left(x\right) \lt 0$,当$\dfrac{1}{a} \lt x \lt 1$时,${f}'\left(x\right) \gt 0$,
所以$f\left(x\right)$在$(-\infty $,$\dfrac{1}{a}$)和$\left(1,+\infty \right)$上单调递减,在($\dfrac{1}{a}$,$1)$上单调递增;
③当$0 \lt a \lt 1$时,由${f}'\left(x\right)=a{{\rm e}}^{x}(x-\dfrac{1}{a})(x-1)$,则$\dfrac{1}{a}\gt 1$,
令${f}'\left(x\right)=0$,则$x=\dfrac{1}{a}$,$x=1$,
当$x \lt 1$或$x \gt \dfrac{1}{a}$时,${f}'\left(x\right) \gt 0$,当$1 \lt x \lt \dfrac{1}{a}$时,${f}'\left(x\right) \lt 0$,
所以$f\left(x\right)$在$\left(-\infty ,1\right)$和($\dfrac{1}{a}$,$+\infty )$上单调递增,在$(1$,$\dfrac{1}{a})$上单调递减.
综上所述,当$a \lt 0$时,$f\left(x\right)$在$(-\infty $,$\dfrac{1}{a}$)和$\left(1,+\infty \right)$上单调递减,在($\dfrac{1}{a}$,$1)$上单调递增;
当$a=0$时,$f\left(x\right)$在$\left(-\infty ,1\right)$上单调递增,在$\left(1,+\infty \right)$上单调递减;
当$0 \lt a \lt 1$时,$f\left(x\right)$在$\left(-\infty ,1\right)$和($\dfrac{1}{a}$,$+\infty )$上单调递增,在$(1$,$\dfrac{1}{a})$上单调递减.
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