(20)(满分 12 分) 已知函数 f(x)= (x^…——2009 高考数学第 20 题答案解析

2009_天津卷 (2009·理)

2009 天津 第 20 题 解答题 区分题
2009_天津卷 (2009·理)

(20)(满分 12 分)
已知函数 $f(x)=\left(x^{2}+a x-2 a^{2}+3 a\right) e^{x}(x \in R)$ ,其中 $a \in R$
①当 $a=0$ 时,求曲线 $y=f(x)$ 在点 $(1, f(1))$ 处的切线的斜率;
②当 $a \neq \frac{2}{3}$ 时,求函数 $f(x)$ 的单调区间与极值。

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【解答】
本小题主要考查导数的几何意义、导数的运算、利用导数研究函数的单调性与极值等基础知识,考查运算能力及分类讨论的思想方法。满分 12 分。
(I)解:当 $a=0$ 时,$f(x)=x^{2} e^{x}, f^{\prime}(x)=\left(x^{2}+2 x\right) e^{x}$ ,故 $f^{\prime}①=3 e$ .
所以曲线 $y=f(x)$ 在点 $(1, f(1))$ 处的切线的斜率为 $3 e$ .
(II)解:$f^{\prime}(x)=\left[x^{2}+(a+2) x-2 a^{2}+4 a\right] e^{x}$ .
令 $f^{\prime}(x)=0$ ,解得 $x=-2 a$ ,或 $x=a-2$ .由 $a \neq \frac{2}{3}$ 知,$-2 a \neq a-2$ .
以下分两种情况讨论。
(1)若 $a>\frac{2}{3}$ ,则 $-2 a

$x$$(-\infty,-2 a)$$-2 a$$(-2 a, a-2)$$a-2$$(a-2,+\infty)$
+0-0+
$\nearrow$极大值$\searrow$极小值$\nearrow$

所以 $f(x)$ 在 $(-\infty,-2 a),(a-2,+\infty)$ 内是增函数,在 $(-2 a, a-2)$ 内是减函数.

函数 $f(x)$ 在 $x=-2 a$ 处取得极大值 $f(-2 a)$ ,且 $f(-2 a)=3 a e^{-2 a}$ .
函数 $f(x)$ 在 $x=a-2$ 处取得极小值 $f(a-2)$ ,且 $f(a-2)=(4-3 a) e^{a-2}$ .
②若 $a<\frac{2}{3}$ ,则 $-2 a>a-2$ ,当 $x$ 变化时,$f^{\prime}(x), ~ f(x)$ 的变化情况如下表:

$x$$(-\infty, a-2)$$a-2$$(a-2,-2 a)$$-2 a$$(-2 a,+\infty)$
+0-0+
$\nearrow$极大值$\searrow$极小值$\nearrow$

所以 $f(x)$ 在 $(-\infty, a-2),(-2 a,+\infty)$ 内是增函数,在 $(a-2,-2 a)$ 内是减函数。
函数 $f(x)$ 在 $x=a-2$ 处取得极大值 $f(a-2)$ ,且 $f(a-2)=(4-3 a) e^{a-2}$ .
函数 $f(x)$ 在 $x=-2 a$ 处取得极小值 $f(-2 a)$ ,且 $f(-2 a)=3 a e^{-2 a}$ .

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