【答案】
分析:對(duì)函數(shù)求導(dǎo),整理可得f′(x)=e
-x[x
2+(a-2)x]
(Ⅰ)令f′(x)=0可得x
1=0,x
2=2-a,分別討論2-a 與0的大小,從而判斷函數(shù)的單調(diào)性,進(jìn)一步求出函數(shù)的極小值,從而求a的值
( II)結(jié)合(Ⅰ)中函數(shù)單調(diào)性的兩種情況的討論,利用反證法分別假設(shè)a>2,a<2兩種情況證明,產(chǎn)生矛盾.
解答:解:(Ⅰ)由于f(x)=(x
2+ax+a)e
-x,所以f'(x)=(2x+a)e
-x-(x
2+ax+a)e
-x=-e
-x[x
2+(a-2)x].…(2分)
令f'(x)=0解得x=0或x=2-a,
當(dāng)a=2時(shí),f'(x)≤0恒成立,此時(shí)f(x)無極值.
所以2-a≠0.
①當(dāng)2-a>0,即a<2時(shí),f'(x)和f(x)2的變化情況如下表1:
x | (-∞,0) | | (0,2-a) | 2-a | (2-a,+∞) |
f'(x) | - | | + | | - |
f(x) | ↘ | 極小值 | ↗ | 極大值 | ↘ |
此時(shí)應(yīng)有f(0)=0,所以a=0<2;
②當(dāng)2-a<0,即a>2時(shí),f'(x)和f(x)的變化情況如下表2:
x | (-∞,2-a) | 2-a | (2-a,0) | | (0,+∞) |
f'(x) | - | | + | | - |
f(x) | ↘ | 極小值 | ↗ | 極大值 | ↘ |
此時(shí)應(yīng)有f(2-a)=0,即[(2-a)
2+a(2-a)+a]e
a-2=0,
而e
a-2≠0,所以應(yīng)有(2-a)
2+a(2-a)+a=0⇒a=4>2.
綜上可知,當(dāng)a=0或4時(shí),f(x)的極小值為0.…(6分)
( II)若a<2,則由表1可知,應(yīng)有f(2-a)=3,也就是[(2-a)
2+a(2-a)+a]e
a-2=3,即(4-a)e
a-2=3.
設(shè)g(a)=(4-a)e
a-2,則g'(a)=-e
a-2+(4-a)e
a-2=e
a-2(3-a).
由于a<2得 g'(a)>0,從而有g(shù)(a)<g(2)=2<3.
所以方程 (4-a)e
a-2=3無解.…(8分)
若a>2,則由表2可知,應(yīng)有f(0)=3,即a=3.…(10分)
綜上可知,當(dāng)且僅當(dāng)a=3時(shí),f(x)的極大值為3.…(12分)
點(diǎn)評(píng):本題的考點(diǎn)是利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值,考查用導(dǎo)數(shù)的方法研究函數(shù)的單調(diào)性、極值.解題中滲透了分類討論、數(shù)形結(jié)合、方程與函數(shù)的思想及轉(zhuǎn)化的思想.