| 5.3.1 函数的单调性 题目答案及解析

稿件来源:高途

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选择性必修二

第五章 一元函数的导数及其应用

5.3 导数在研究函数中的应用

5.3.1 函数的单调性

已知函数$f\left( x \right)=a{{x}^{3}}-3{{x}^{2}}$$.$

$(1)$$a=1$,求函数$f\left( x \right)$的图象在点$\left( 1,f\left( 1 \right) \right)$处的切线方程;

$(2)$若函数$g\left( x \right)={{\text{e}}^{x}}\cdot f\left( x \right)$$\left( 0,2 \right]$内单调递减,求实数$a$的取值范围$.$

[["

$(1)$$3x+y-1=0$

$(2)$$\\left({-\\infty ,\\dfrac{6}{5}}\\right]$

"]]

$(1)$$\because a=1$

$\therefore f\left( x \right)={{x}^{3}}-3{{x}^{2}}\Rightarrow {f}'\left( x \right)=3{{x}^{2}}-6x$

$\because f\left( 1 \right)=-2,{f}'\left( 1 \right)=-3$

$\therefore $ 函数$f\left( x \right)$的图象在点$\left( 1,f\left( 1 \right) \right)$处的切线方程为$y-\left( -2 \right)=\left( -3 \right)\left( x-1 \right)$

化为一般式为:$3x+y-1=0$

$(2)$$g\left( x \right)={{\text{e}}^{x}}\cdot f\left( x \right)\Rightarrow {g}'\left( x \right)={{\left( {{\text{e}}^{x}} \right)}^{\prime }}\cdot f\left( x \right)+{{\text{e}}^{x}}\cdot {f}'\left( x \right)={{\text{e}}^{x}}\left( a{{x}^{3}}+3a{{x}^{2}}-3{{x}^{2}}-6x \right)$

${g}'\left( x \right)=x{{\text{e}}^{x}}\left( a{{x}^{2}}+3ax-3x-6 \right)$

$\because $ 函数$g\left( x \right)={{\text{e}}^{x}}\cdot f\left( x \right)$$\left( 0,2 \right]$内单调递减,

$\therefore $$x\in \left( 0,2 \right]$时,${g}'\left( x \right)\le 0$ 恒成立,即$a{{x}^{2}}+3ax-3x-6\le 0$恒成立,

$h\left( x \right)=a{{x}^{2}}+3ax-3x-6=a{{x}^{2}}+\left( 3a-3 \right)x-6$$x\in \left( 0,2 \right]$

即当$x\in \left( 0,2 \right]$时,$h\left( x \right)\le 0$恒成立,

$a=0$时,$h\left( x \right)=-3x-6$,当$x\in \left( 0,2 \right]$时,显然$h\left( x \right)\lt 0$

$a\gt 0$时,要想$x\in \left( 0,2 \right]$时,$h\left( x \right)\le 0$恒成立;

$\because h\left( 0 \right)=-6\lt 0$

$\therefore $ 只需$h\left( 2 \right)\le 0\Rightarrow a\le \dfrac{6}{5}\Rightarrow 0\lt a\le \dfrac{6}{5}$

$a\lt0$时,

$\because h\left( 0 \right)=-6\lt 0$$y=a{{x}^{2}}+3ax-3x-6$的对称轴为$x=-\dfrac{3a-3}{2a}\lt 0$

$\therefore x\in \left( 0,2 \right]$时,$h\left( x \right)\lt 0$恒成立$.$

综上所述:实数$a$的取值范围为$\left({-\infty ,\dfrac{6}{5}}\right]$$.$

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