已知函数 $f(x)={\rm e}^x(x^2+ax+a)$.
【难度】
【出处】
【标注】
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    利用导数研究函数的性质
    >
    利用导数研究函数的单调性
  • 题型
    >
    不等式
    >
    恒成立与存在性问题
  • 方法
    >
    思考方式
    >
    必要条件探路
  • 知识点
    >
    微积分初步
    >
    利用导数研究函数的性质
    >
    利用导数研究函数的切线
  1. 当 $a=1$ 时,求函数 $f(x)$ 的单调区间;
    标注
    • 知识点
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      微积分初步
      >
      利用导数研究函数的性质
      >
      利用导数研究函数的单调性
    答案
    $f(x)$ 的单调递增区间为 $(-\infty,-2)$ 和 $(-1,+\infty)$;单调递减区间为 $(-2,-1)$
    解析
    函数 $f(x)$ 的导函数$$f'(x)={\rm e}^x(x+a)(x+2).$$当 $a=1$ 时,函数 $f(x)$ 的导函数$$f'(x)={\rm e}^x(x+1)(x+2),$$于是函数 $f(x)$ 的单调递增区间为 $(-\infty,-2)$ 和 $(-1,+\infty)$;单调递减区间为 $(-2,-1)$.
  2. 若关于 $x$ 的不等式 $f(x)\leqslant {\rm e}^{a}$ 在 $[a,+\infty)$ 上有解,求实数 $a$ 的取值范围;
    标注
    • 题型
      >
      不等式
      >
      恒成立与存在性问题
    • 方法
      >
      思考方式
      >
      必要条件探路
    答案
    $\left(-\infty,\dfrac 12\right]$
    解析
    先考虑 $f(a)={\rm e}^a(2a^2+a)$,显然当 $-1\leqslant a\leqslant \dfrac 12$ 时,$f(a)\leqslant {\rm e}^a$,接下来研究其他情形.
    当 $a<-1$ 时,函数 $f(x)$ 在 $(-\infty,-2)$ 和 $(-a,+\infty)$ 上单调递增;在 $(-2,-a)$ 上单调递减,因此函数 $f(x)$ 在 $[a,+\infty)$ 上的最小值必然为 $\min\{f(a),f(-a)\}$.考虑到 $f(a)>{\rm e}^a$,又$$f(-a)={\rm e}^{-a}\cdot a<0<{\rm e}^{a},$$因此符合题意.
    当 $a>\dfrac 12$ 时,无论 $-a$ 与 $-2$ 的大小关系如何,均有函数 $f(x)$ 在 $[a,+\infty)$ 上单调递增.又 $f(a)>{\rm e}^a$,因此不符合题意.
    综上所述,实数 $a$ 的取值范围是 $\left(-\infty,\dfrac 12\right]$.
  3. 若曲线 $y=f(x)$ 存在两条互相垂直的切线,求实数 $a$ 的取值范围(只需直接写出结果).
    标注
    • 知识点
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      微积分初步
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      利用导数研究函数的性质
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      利用导数研究函数的切线
    答案
    $(-\infty,2)\cup (2,+\infty)$
    解析
    由于 $f'(x)$ 的取值无上界,因此只需要存在负的函数值即可,因此 $a$ 的取值范围是 $(-\infty,2)\cup (2,+\infty)$.
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 问题3 答案3 解析3 备注3
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