Question

設x=3是函數f（x）=（

x

2

+ax+b)

e

3-x

(x∈R)的一個極值點．
①求a與b的關系式（用a表示b）；
②求f（x）的單調區間；
③設a＞0，g（x）=(

a

2

+

25

4

)

e

x

，若存在ξ₁，ξ₂∈[0，4]，使得|f（ξ₁）-g（ξ₂）|＜1成立．求a的取值范圍．

Answer 1

①f′（x）=-[x²+（a-2）x+b-a]e^3-x，
由f′（3）=0，得-[3²+（a-2）3+b-a]e^3-3=0，即得b=-3-2a，
②則f′（x）=[x²+（a-2）x-3-2a-a]e^3-x
=-[x²+（a-2）x-3-3a]e^3-x=-（x-3）（x+a+1）e^3-x．
令f′（x）=0，得x₁=3或x₂=-a-1，
由于x=3是極值點，
所以x+a+1≠0，那么a≠-4．
當a＜-4時，x₂＞3=x₁，則
在區間（-∞，3）上，f′（x）＜0，f（x）為減函數；
在區間（3，-a-1）上，f′（x）＞0，f（x）為增函數；
在區間（-a-1，+∞）上，f′（x）＜0，f（x）為減函數．
當a＞-4時，x₂＜3=x₁，則
在區間（-∞，-a-1）上，f′（x）＜0，f（x）為減函數；
在區間（-a-1，3）上，f′（x）＞0，f（x）為增函數；
在區間（3，+∞）上，f′（x）＜0，f（x）為減函數．
③由②知，當a＞0時，f（x）在區間（0，3）上的單調遞增，在區間（3，4）上單調遞減，
那么f（x）在區間[0，4]上的值域是[min（f（0），f（4）），f（3）]，
而f（0）=-（2a+3）e³＜0，f（4）=（2a+13）e^-1＞0，f（3）=a+6，
那么f（x）在區間[0，4]上的值域是[-（2a+3）e³，a+6]．
又g（x）=(

a

2

+

25

4

)

e

x

在區間[0，4]上是增函數，
且它在區間[0，4]上的值域是[a²+

25

4

，（a²+

25

4

）e⁴]，
由于（a²+

25

4

）-（a+6）=a²-a+

1

4

=（a-

1

2

）²≥0，
所以只須僅須（a²+

25

4

）-（a+6）＜1且a＞0，
解得0＜a＜

3

2

．
故a的取值范圍是（0，

3

2

）．