题目
设函数f(x)=(x2+a)ex,若f(x)没有极值点,但曲线y=f(x)有拐点,则a的取值范围是( )。A. [0,1)B. [1,+∞)C. [1,2)D. [2,+∞)
设函数f(x)=(x2+a)ex,若f(x)没有极值点,但曲线y=f(x)有拐点,则a的取值范围是( )。
A. [0,1)
B. [1,+∞)
C. [1,2)
D. [2,+∞)
题目解答
答案
C. [1,2)
解析
考查要点:本题主要考查函数极值点与拐点的存在条件,涉及导数的计算及二次方程根的判别式应用。
解题思路:
- 极值点分析:通过求一阶导数$f'(x)$,分析其是否存在变号的零点。若$f'(x)=0$无实根或有重根且不变号,则函数无极值点。
- 拐点分析:通过求二阶导数$f''(x)$,分析其是否存在变号的零点。若$f''(x)=0$有实根且两侧符号变化,则曲线有拐点。
- 综合条件:联立两个条件,确定$a$的取值范围。
破题关键:
- 一阶导数的判别式:$D_1 = 4 - 4a \leq 0$,即$a \geq 1$,保证无极值点。
- 二阶导数的判别式:$D_2 = 8 - 4a > 0$,即$a < 2$,保证存在拐点。
1. 分析极值点条件
求一阶导数:
$f'(x) = e^x (x^2 + 2x + a)$
令$f'(x) = 0$,得方程:
$x^2 + 2x + a = 0$
判别式为:
$D_1 = 4 - 4a$
- 当$D_1 < 0$(即$a > 1$)时,方程无实根,$f'(x)$恒正,无极值点。
- 当$D_1 = 0$(即$a = 1$)时,方程有重根$x = -1$,此时$f'(x) = e^x (x+1)^2 \geq 0$,导数在$x=-1$处不变号,仍无极值点。
综上,无极值点的条件是$a \geq 1$。
2. 分析拐点条件
求二阶导数:
$f''(x) = e^x (x^2 + 4x + a + 2)$
令$f''(x) = 0$,得方程:
$x^2 + 4x + (a + 2) = 0$
判别式为:
$D_2 = 16 - 4(a + 2) = 8 - 4a$
- 当$D_2 > 0$(即$a < 2$)时,方程有两个不同实根,二阶导数在根附近变号,存在拐点。
- 当$D_2 = 0$(即$a = 2$)时,方程有重根$x = -2$,此时$f''(x) = e^x (x+2)^2 \geq 0$,不变号,无拐点。
综上,存在拐点的条件是$a < 2$。
3. 综合条件
联立$a \geq 1$和$a < 2$,得$a$的取值范围为:
$1 \leq a < 2$