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已知函数 f(x)=(xa)2ex.

  1. 讨论 f(x) 的单调性;
  2. x1,x2 分别为 f(x) 的极大值点和极小值点,记 A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2)).
    1. 证明: 直线 AB 与曲线 y=f(x) 交于另一点 C;
    2. 1.1 的条件下,判断是否存在常数 t(n,n+1)(nZ), 使得 |AB|=t|BC|. 若存在,求 t; 若不存在,说明理由.

  1. 求导得 f(x)=ex(xa)(xa+2), 有零点 a,a2. 列表得

    x (,a2) a2 (a2,a) a (a,+)
    f(x) + 0 0 +
    f(x) 极大 极小

    f(x)(a2,a) 上减,(,a2),(a,+) 上增.

    1. 1 可得 A(a2,4ea2),B(a,0). 因此直接写出直线 AB:y=2ea2(xa). 与 y=f(x) 联立,消去 y 后整理得 (xa)[exa+2(xa)+2]=0,
      上式自然有解 x=a,x=a2. 令 xa=t,g(t)=et+2t+2, 则 g(t)=et+2(t+1), 故 g(t) 有唯一极小值 g(1)=2e. 而 g(0)=2>0, 因此 g(x) 除了 2 外在 (1,0) 上唯一存在另一零点 t0,也即 xC=a+t0.
      事实上我们可以进一步约束 t0 的范围. 注意到 g(12)=212e32=94001x(1x)(43x2)e32xdx<0,g(25)=225e85=1637501x(1x)(512x+8x2)e85xdx>0,
      12<t0<25.
    2. 由于 A,B,C 都在直线 AB 上,因此 |AB|=t|BC||xAxB|=t|xBxC|2=t(t0). 从而结合 1.1: t=2t0(4,5), 也即 n=4.