已知函数f(x)=(ax2+x)ex,其中e是自然数的底数,a∈R.

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  • 解题思路:(1)根据ex>0,a<0,不等式可化为x(x+1a)<0,由此可求不等式f(x)>0的解集;(2)求导函数,再分类讨论:①当a=0时,f′(x)=(x+1)ex,f′(x)≥0在[-1,1]上恒成立;②当a≠0时,令g(x)=ax2+(2a+1)x+1,因为△=(2a+1)2-4a=4a2+1>0,f(x)有极大值又有极小值.若a>0,可得f(x)在[-1,1]上不单调;若a<0,要使f(x)在[-1,1]上单调,因为g(0)=1>0,必须满足g(1)≥0g(−1)≥0,从而可确定a的取值范围;(3)当a=0时,原方程等价于ex−2x−1=0,构建函数h(x)=ex−2x−1,求导函数,可确定h(x)在(-∞,0)和(0,+∞)内是单调增函数,从而可确定方程f(x)=x+2有且只有两个实数根,且分别在区间[1,2]和[-3,-2]上,故可得k的值.

    (1)因为ex>0,所以不等式f(x)>0,即为ax2+x>0,

    又因为a<0,所以不等式可化为x(x+

    1

    a)<0,

    所以不等式f(x)>0的解集为(0,−

    1

    a ).(4分)

    (2)f′(x)=(2ax+1)ex+(ax2+x)ex=[ax2+(2a+1)x+1]ex

    ①当a=0时,f′(x)=(x+1)ex,f′(x)≥0在[-1,1]上恒成立,

    当且仅当x=-1时取等号,故a=0符合要求;(6分)

    ②当a≠0时,令g(x)=ax2+(2a+1)x+1,

    因为△=(2a+1)2-4a=4a2+1>0,所以g(x)=0有两个不相等的实数根x1,x2,不妨设x1>x2

    因此f(x)有极大值又有极小值.

    若a>0,因为g(-1)•g(0)=-a<0,所以f(x)在(-1,1)内有极值点,故f(x)在[-1,1]上不单调.(8分)

    若a<0,可知x1>0>x2,因为g(x)的图象开口向下,要使f(x)在[-1,1]上单调,

    因为g(0)=1>0,必须满足

    g(1)≥0

    g(−1)≥0,即

    3a+2≥0

    −a≥0,所以−

    2

    3≤a<0.

    综上可知,a的取值范围是[−

    2

    3,0].(10分)

    (3)当a=0时,方程即为xex=x+2,由于ex>0,所以x=0不是方程的解,所以原方程等价于ex−

    2

    x−1=0,

    令h(x)=ex−

    2

    x−1,

    因为h′(x)=ex+

    2

    x2>0对于x∈(-∞,0)∪(0,+∞)恒成立,

    所以h(x)在(-∞,0)和(0,+∞)内是单调增函数,(13分)

    又h(1)=e-3<0,h(2)=e2-2>0,h(−3)=e−3−

    1

    3<0,h(-2)=e-2>0,

    所以方程f(x)=x+2有且只有两个实数根,且分别在区间[1,2]和[-3,-2]上,

    所以整数k的所有值为{-3,1}.(16分)

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的极值;函数的单调性与导数的关系.

    考点点评: 本题考查解不等式,考查导数知识的运用,考查函数的单调性,考查函数与方程思想,考查分类讨论的数学思想,综合性强.