| 6.2.1 导数与函数的单调性 题目答案及解析

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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)=a\left(x+2\right){\rm e}^{x}-\left(x+3\right)^{2}(a\in {\bf R}$${\rm e}$为自然对数的底数)
$(1)$$f\left(x\right)$在点$\left(0,f(0)\right)$处的切线方程为$3x+y+7=0$,求$a$的值;
$(2)$讨论$f\left(x\right)$的单调性.

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$(1)$ $a = 1$
$(2)$ 答案见解析

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$(1)\because $切线$3x+y+7=0$经过点$\left(0,-7\right).\therefore f(0)=-7$,即$2a-9=-7$,解得$a=1$.
$(2){f}'\left(x\right)=a\left(x+3\right){\rm e}^{x}-2\left(x+3\right)=\left(x+3\right)\left(ae^{x}-2\right)$.
$a\leqslant 0$时,$ae^{x}-2 \lt 0$,可得$f\left(x\right)$$\left(-\infty ,-3\right)$上单调递增,在$\left(-3,+\infty \right)$上单调递减.
$a \gt 0$时,令$ae^{x}-2=0$,解得$x=\ln\dfrac{2}{a}$
$\ln\dfrac{2}{a}=-3$,解得$a=2{\rm e}^{3}$.
$0 \lt a \lt 2{\rm e}^{3}$时,$\ln\dfrac{2}{a}\gt -3$,则函数$f\left(x\right)$$\left(-\infty ,-3\right)$上单调递增,在$\left(-3,\ln\dfrac{2}{a}\right)$上单调递减,在$\left(\ln\dfrac{2}{a},+∞\right)$上单调递增.
$a=2{\rm e}^{3}$时,${f}'\left(x\right)=\left(x+3\right)^{2}\geqslant 0$,函数$f\left(x\right)$$\bf R$上单调递增.
$a \gt 2{\rm e}^{3}$时,$\ln\dfrac{2}{a}\lt -3$,则函数$f\left(x\right)$$\left(-∞,\ln\dfrac{2}{a}\right)$上单调递增,在$\left(\ln\dfrac{2}{a},-3\right)$上单调递减,在$\left(-3,+\infty \right)$上单调递增.
综上可得:当$a\leqslant 0$时,$f\left(x\right)$$\left(-\infty ,-3\right)$上单调递增,在$\left(-3,+\infty \right)$上单调递减.
$0 \lt a \lt 2{\rm e}^{3}$时,函数$f\left(x\right)$$\left(-\infty ,-3\right)$上单调递增,在$\left(-3,\ln\dfrac{2}{a}\right)$上单调递减,在$\left(\ln\dfrac{2}{a},+∞\right)$上单调递增.
$a=2{\rm e}^{3}$时,函数$f\left(x\right)$$R$上单调递增.
$a \gt 2{\rm e}^{3}$时,函数$f\left(x\right)$$\left(-∞,\ln\dfrac{2}{a}\right)$上单调递增,在$\left(\ln\dfrac{2}{a},-3\right)$上单调递减,在$\left(-3,+\infty \right)$上单调递增.

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