Question

已知函數(shù)f（x）=（x²+ax+b）e^x，（x∈R）在x=1處取得極值．
（1）求a與b的關(guān)系式（用a表示b），并求f（x）的單調(diào)區(qū)間；
（2）是否存在實(shí)數(shù)m，使得對任意a∈（0，1）及x₁，x₂∈[0，2]總有|f（x₁）-f（x₂）|＜[（m+2）a+m²]e+e²恒成立，若存在，求出m的范圍；若不存在，請說明理由．

Answer 1

【答案】分析：（1）我們知道函數(shù)f（x）在x=x處取得極值的必要條件是f^′（x）=0，據(jù)此可以求出a與b的關(guān)系式，通過對a分類討論判斷f^′（x）的正負(fù)即可得到
函數(shù)f（x）的單調(diào)區(qū)間．
（2）我們先求得對任意x₁，x₂∈[0，2]時(shí)|f（x₁）-f（x₂）|的最大值，就可以把“對任意a∈（0，1）及x₁，x₂∈[0，2]總有|f（x₁）-f（x₂）|＜[（m+2）a+m²]e+e²恒成立”問題轉(zhuǎn)化為“對任意a∈（0，1）|f（x₁）-f（x₂）|_max＜[（m+2）a+m²]e+e²恒成立”問題，進(jìn)而再轉(zhuǎn)化為關(guān)a一次函數(shù)的單調(diào)性問題就可以解決．
解答：解：（1）∵函數(shù)f（x）=（x²+ax+b）e^x，∴f^′（x）=[x²+（2+a）x+a+b]e^x，
又∵函數(shù)f（x）在x=1處取得極值，∴f^′（1）=0，∴1+2+a+a+b=0，∴b=-2a-3．
∴f^′（x）=[x²+（a+2）x-a-3]e^x=（x-1）[x-（-a-3）]e^x，
①當(dāng)a=-4時(shí)，f^′（x）=（x-1）²e^x≥0，∴x=1不是函數(shù)的極值點(diǎn)，因此a≠-4；
②當(dāng)a＞-4時(shí)，則-a-3＜1，由f^′（x）＞0得x＞1或x＜-a-3，由f^′（x）＜0得-a-3＜x＜1，
∴函數(shù)f（x）在區(qū)間（-∞，-a-3），（1，+∞）上單調(diào)遞增，在區(qū)間（-a-3，1）上單調(diào)遞減．
③當(dāng)a＜-4時(shí)，則-a-3＞1，由f^′（x）＞0得x＜1或x＞-a-3，則-a-3＜1，由f^′（x）＜0得1＜x＜-a-3，
∴函數(shù)f（x）在區(qū)間（-∞，1），（-a-3，+∞）上單調(diào)遞增，在區(qū)間（1，-a-3）上單調(diào)遞減．
（2）當(dāng)a∈（0，1）時(shí)，由（1）可知：函數(shù)f（x）在區(qū)間[0，1]上單調(diào)遞減，在區(qū)間（1，2]上單調(diào)遞增．
∴當(dāng)x∈[0，2]時(shí)，函數(shù)f（x）在x=1處取得最小值，且f（x）_min=f（1）=（-a-2）e，
又f（0）=-2a-3，f（2）=e²，∴f（2）＞f（0），∴函數(shù)f（x）在x=2處取得最大值．
∴當(dāng)x₁，x₂∈[0，2]時(shí)，|f（x₁）-f（x₂）|_max=f（x）_max-f（x）_min=f（2）-f（1）=e²+（a+2）e．
∴對任意a∈（0，1）及x₁，x₂∈[0，2]總有|f（x₁）-f（x₂）|＜[（m+2）a+m²]e+e²恒成立，
轉(zhuǎn)化為對任意a∈（0，1）及x₁，x₂∈[0，2]有 e²恒成立，
即對任意a∈（0，1），[（m+2）a+m²]e+e²＞e²+（a+2）e恒成立，
即對任意a∈（0，1），（m+1）a+m²-2＞0恒成立，
令g（a）=（m+1）a+m²-2，則有，
解得，
所以滿足條件的m的取值范圍是：．
點(diǎn)評：本題考查的是含有參數(shù)的函數(shù)的單調(diào)區(qū)間及恒成立問題，關(guān)鍵是要恰當(dāng)?shù)姆诸愑懻�，及把恒成立問題轉(zhuǎn)化為與求函數(shù)的最值問題與一次函數(shù)的單調(diào)性問題．