26年全国2卷 第19题(压轴题)

已知函数 f(x)=xex+ax+bf(x)=xe^x+ax+b,曲线 y=f(x)y=f(x)(0,f(0))(0,f(0)) 处的切线方程为 y=2x+1y=-2x+1

  1. x>0x>0 时,f(x+m)f(x)>mf(x+m)-f(x)>m,求 mm 的取值范围;

第二问

思路分析

第一问可以知道:

f(x)=(x+1)ex3 f'(x)= (x+1)e^x-3

导数的形式没有变简单:

  • 使用基本函数和它们的组合研究单调性
  • 必须求导数时,要想办法进行一些化简

已知:f(x)=xex3x+1f(x) = xe^x-3x+1

目标:引入辅助函数h(x)=f(x+m)f(x)mh(x)=f(x+m)-f(x)-m,问题转化成h(x)>0h(x) > 0时的取值范围

详解

由(1)知 f(x)=xex3x+1f(x)=xe^x-3x+1

h(x)=f(x+m)f(x)m令h(x) = f(x+m)-f(x)-m

f(x+m)f(x)m=(x+m)ex+m3(x+m)+1(xex3x+1)m=(x+m)ex+mxex4m=em(x+m)exxex4m=(em1)xex+memex4m\begin{aligned} &\qquad f(x+m)-f(x)-m \\ &=(x+m)e^{x+m}-3(x+m)+1 \\ &\quad-(xe^x-3x+1)-m \\ &=(x+m)e^{x+m}-xe^x-4m\\ &=e^m(x+m)e^x-xe^x-4m\\ &={\Large \boxed{(e^m-1)xe^x+me^me^x-4m}} \end{aligned}

已求得:h(x)=(em1)xex+memex4mh(x)=(e^m-1)xe^x+me^me^x-4m

目标:计算出h(0)h(0)

h(0)=mem4m\Large \boxed{h(0)=me^m-4m}

已求得:

  • h(x)=(em1)xex+memex4mh(x)=(e^m-1)xe^x+me^me^x-4m
  • h(0)=mem4mh(0)=me^m-4m

m=0时,h(x)=0,不满足条件m = 0时,h(x)=0, \textcolor{red}{不满足条件}

已求得:

  • h(x)=(em1)xex+memex4mh(x)=(e^m-1)xe^x+me^me^x-4m
  • h(0)=mem4mh(0)=me^m-4m

m<0m \lt 0时:

m<0    em1<0,mem<0    h(x)是单调减\begin{aligned} &\qquad \quad m \lt 0 \\ &\implies e^m-1 \lt 0, me^m \lt 0 \\ &\implies {\Large \boxed{h(x)是单调减}} \end{aligned}

已求得:

  • h(x)=(em1)xex+memex4mh(x)=(e^m-1)xe^x+me^me^x-4m
  • h(0)=mem4mh(0)=me^m-4m

已得到结论,m<0时,h(x)单调减m \lt 0时,h(x)单调减

m<0m \lt 0时:

em<1    h(x)<(11)xex+memex4m    h(x)<m(emex4)\begin{aligned} &\qquad e^m \lt 1 \\ &\implies h(x) < (1-1)xe^x + me^me^x-4m \\ &\implies {\Large \boxed{h(x) \lt m(e^me^x-4)}}\\ \end{aligned}

已求得:

  • h(x)=(em1)xex+memex4mh(x)=(e^m-1)xe^x+me^me^x-4m
  • h(0)=mem4mh(0)=me^m-4m

已得到结论:

  • m<0时,h(x)单调减m \lt 0时,h(x)单调减
  • h(x)<m(emex4)h(x) \lt m(e^me^x-4)

m<0m \lt 0时:

x>m+2x\gt -m + 2时:

x+m>2    emex>e2>4    emex4>0    m(emex4)<0(m<0,不等号换方向)h(x)<0,不满足条件\begin{aligned} &\qquad x+m \gt 2 \\ & \implies e^me^x \gt e^2 \gt 4 \\ &\implies e^me^x-4 \gt 0 \\ &\implies m(e^me^x - 4) \lt 0 \quad (m\lt 0, 不等号换方向) \\ &{\Large \boxed{h(x) \lt 0,不满足条件}} \end{aligned}

已求得:

  • h(x)=(em1)xex+memex4mh(x)=(e^m-1)xe^x+me^me^x-4m
  • h(0)=mem4mh(0)=me^m-4m

m>0m \gt 0时:

m>0    em1>0,mem>0    h(x)是单调增\begin{aligned} &\qquad \quad m \gt 0 \\ &\implies e^m-1 \gt 0, me^m \gt 0 \\ &\implies h(x)是单调增 \end{aligned}

需满足h(0)0    mem4m0    em4    mln4\begin{aligned} &\qquad 需满足h(0)\geq 0 \\ &\implies me^m-4m \geq 0 \\ &\implies e^m \geq 4 \\ &\implies m \geq ln4 \\ \end{aligned}

已知函数 f(x)=xex+ax+bf(x)=xe^x+ax+b,曲线 y=f(x)y=f(x)(0,f(0))(0,f(0)) 处的切线方程为 y=2x+1y=-2x+1

  1. x>0x>0 时,f(x+m)f(x)>mf(x+m)-f(x)>m,求 mm 的取值范围;
页面 置顶
画笔颜色 粗细 2px