题目
已知函数f(x)=ex-a(x+2).(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;(2)若f(x)有两个零点,求a的取值范围.
已知函数f(x)=ex-a(x+2).
(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)有两个零点,求a的取值范围.
(1)当a=1时,讨论f(x)的单调性;
(2)若f(x)有两个零点,求a的取值范围.
题目解答
答案
解:(1)当a=1时,f(x)=ex-(x+2),f′(x)=ex-1,
令f′(x)<0,解得x<0,令f′(x)>0,解得x>0,
所以f(x)的减区间为(-∞,0),增区间为(0,+∞);
(2)若f(x)有两个零点,即ex-a(x+2)=0有两个解,
从方程可知,x=-2不成立,即$a=\frac{{{e^x}}}{{x+2}}$有两个解,
令$h(x)=\frac{{{e^x}}}{{x+2}}(x≠-2)$,则有${h'}(x)=\frac{{{e^x}(x+2)-{e^x}}}{{{{(x+2)}^2}}}=\frac{{{e^x}(x+1)}}{{{{(x+2)}^2}}}$,
令h′(x)>0,解得x>-1,令h′(x)<0,解得x<-2或-2<x<-1,
所以函数h(x)在(-∞,-2)和(-2,-1)上单调递减,在(-1,+∞)上单调递增,
且当x<-2时,h(x)<0,
而x→-2+时,h(x)→+∞,当x→+∞时,h(x)→+∞,
所以当$a=\frac{{{e^x}}}{{x+2}}$有两个解时,a>h(-1)=$\frac{1}{e}$,
所以满足条件的a的取值范围是:$(\frac{1}{e},+∞)$.
令f′(x)<0,解得x<0,令f′(x)>0,解得x>0,
所以f(x)的减区间为(-∞,0),增区间为(0,+∞);
(2)若f(x)有两个零点,即ex-a(x+2)=0有两个解,
从方程可知,x=-2不成立,即$a=\frac{{{e^x}}}{{x+2}}$有两个解,
令$h(x)=\frac{{{e^x}}}{{x+2}}(x≠-2)$,则有${h'}(x)=\frac{{{e^x}(x+2)-{e^x}}}{{{{(x+2)}^2}}}=\frac{{{e^x}(x+1)}}{{{{(x+2)}^2}}}$,
令h′(x)>0,解得x>-1,令h′(x)<0,解得x<-2或-2<x<-1,
所以函数h(x)在(-∞,-2)和(-2,-1)上单调递减,在(-1,+∞)上单调递增,
且当x<-2时,h(x)<0,
而x→-2+时,h(x)→+∞,当x→+∞时,h(x)→+∞,
所以当$a=\frac{{{e^x}}}{{x+2}}$有两个解时,a>h(-1)=$\frac{1}{e}$,
所以满足条件的a的取值范围是:$(\frac{1}{e},+∞)$.
解析
步骤 1:求导数
当a=1时,函数f(x)=e^{x}-(x+2),求导得f′(x)=e^{x}-1。
步骤 2:确定单调区间
令f′(x)<0,解得x<0,此时f(x)单调递减;令f′(x)>0,解得x>0,此时f(x)单调递增。
步骤 3:求解a的取值范围
若f(x)有两个零点,即e^{x}-a(x+2)=0有两个解,即$a=\frac{{{e^x}}}{{x+2}}$有两个解。令$h(x)=\frac{{{e^x}}}{{x+2}}(x≠-2)$,求导得${h'}(x)=\frac{{{e^x}(x+2)-{e^x}}}{{{{(x+2)}^2}}}=\frac{{{e^x}(x+1)}}{{{{(x+2)}^2}}}$。令h′(x)>0,解得x>-1,令h′(x)<0,解得x<-2或-2<x<-1。所以函数h(x)在(-∞,-2)和(-2,-1)上单调递减,在(-1,+∞)上单调递增。且当x<-2时,h(x)<0,而x→-2^{+}时,h(x)→+∞,当x→+∞时,h(x)→+∞。所以当$a=\frac{{{e^x}}}{{x+2}}$有两个解时,a>h(-1)=$\frac{1}{e}$。
当a=1时,函数f(x)=e^{x}-(x+2),求导得f′(x)=e^{x}-1。
步骤 2:确定单调区间
令f′(x)<0,解得x<0,此时f(x)单调递减;令f′(x)>0,解得x>0,此时f(x)单调递增。
步骤 3:求解a的取值范围
若f(x)有两个零点,即e^{x}-a(x+2)=0有两个解,即$a=\frac{{{e^x}}}{{x+2}}$有两个解。令$h(x)=\frac{{{e^x}}}{{x+2}}(x≠-2)$,求导得${h'}(x)=\frac{{{e^x}(x+2)-{e^x}}}{{{{(x+2)}^2}}}=\frac{{{e^x}(x+1)}}{{{{(x+2)}^2}}}$。令h′(x)>0,解得x>-1,令h′(x)<0,解得x<-2或-2<x<-1。所以函数h(x)在(-∞,-2)和(-2,-1)上单调递减,在(-1,+∞)上单调递增。且当x<-2时,h(x)<0,而x→-2^{+}时,h(x)→+∞,当x→+∞时,h(x)→+∞。所以当$a=\frac{{{e^x}}}{{x+2}}$有两个解时,a>h(-1)=$\frac{1}{e}$。