设函数 $f\left(x\right)=\dfrac{3x^2+ax}{{\mathrm{e}}^x}\left(a\in {\mathbb{R}}\right)$.
【难度】
【出处】
2015年高考重庆卷(理)
【标注】
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    微积分初步
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    微积分初步
  1. 若 $f\left(x\right)$ 在 $x=0$ 处取得极值,确定 $a$ 的值,并求此时曲线 $y=f\left(x\right)$ 在点 $\left(1,f\left(1\right)\right)$ 处的切线方程;
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      微积分初步
    答案
    $ 3x-{\mathrm{e}}y=0 $.
    解析
    先令 $f'(0)=0$,求得 $a$ 的值,函数 $f(x)$ 的在 $x=1$ 处的切线即斜率为 $f'(1)$,并过点 $(1,f(1))$ 的直线.对 $f\left(x\right)$ 求导得 $f'\left(x\right)=\dfrac{-3x^2+\left(6-a\right)x+a}{{\mathrm{e}}^x}$.
    因为 $f\left(x\right)$ 在 $x=0$ 处取得极值,所以 $f'\left(0\right)=0$,解得 $a=0$.经验证可知,当 $a=0$ 时,$f\left(x\right)$ 在 $x=0$ 时取得极值,所以 $a=0$ 符合题意.
    当 $a=0$ 时,$f\left(x\right)=\dfrac{3x^2}{{\mathrm{e}}^x}$,$f'\left(x\right)=\dfrac{-3x^2+6x}{{\mathrm{e}}^x}$.
    故 $f\left(1\right)=\dfrac 3{\mathrm{e}}$,$f'\left(1\right)=\dfrac 3{\mathrm{e}}$,
    从而 $f\left(x\right)$ 在点 $\left(1,f\left(1\right)\right)$ 处的切线方程为 $y-\dfrac 3{\mathrm{e}}=\dfrac 3{\mathrm{e}}\left(x-1\right)$,化简得 $ 3x-{\mathrm{e}}y=0 $.
  2. 若 $f\left(x\right)$ 在 $\left[3,+\infty\right)$ 上为减函数,求 $a$ 的取值范围.
    标注
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      微积分初步
    答案
    $\left[-\dfrac 92,+\infty\right)$.
    解析
    求出 $f(x)$ 的单减区间,然后令 $[3,+\infty)$ 为它的减区间的子区间即可.由(1)知 $f'\left(x\right)=\dfrac{-3x^2+\left(6-a\right)x+a}{{\mathrm{e}}^x}$,
    令 $g\left(x\right)=-3x^2+\left(6-a\right)x+a$,
    由 $g\left(x\right)=0$ 解得 $x_1=\dfrac{6-a-\sqrt{a^2+36}}{6}$,$x_2=\dfrac{6-a+\sqrt{a^2+36}}{6}$.
    当 $x<x_1$ 时,$g\left(x\right)<0$,即 $f'\left(x\right)<0$,故 $f\left(x\right)$ 为减函数;
    当 $x_1<x<x_2$ 时,$g\left(x\right)>0$,即 $ f'\left(x\right)>0 $,故 $f\left(x\right)$ 为增函数;
    当 $x>x_2$ 时,$g\left(x\right)<0$,即 $f'\left(x\right)<0$,故 $f\left(x\right)$ 为减函数.
    由 $f\left(x\right)$ 在 $\left[3,+\infty\right)$ 上为减函数,知 $x_2=\dfrac{6-a+\sqrt{a^2+36}}{6}\leqslant 3$,解得 $a\geqslant -\dfrac 92$.
    故 $a$ 的取值范围为 $\left[-\dfrac 92,+\infty\right)$.
题目 问题1 答案1 解析1 备注1 问题2 答案2 解析2 备注2
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