Question

已知函數(shù)，其中e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)．
（I）若函數(shù)f（x）在[1，2]上為單調(diào)增函數(shù)，求實(shí)數(shù)a的取值范圍；
（II）設(shè)曲線(xiàn)y=f（x）在點(diǎn)P（1，f（1））處的切線(xiàn)為l．試問(wèn)：是否存在正實(shí)數(shù)a，使得函數(shù)y=f（x）的圖象被點(diǎn)P分割成的兩部分（除點(diǎn)P外）完全位于切線(xiàn)l的兩側(cè)？若存在，請(qǐng)求出a滿(mǎn)足的條件，若不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由．

Answer 1

解：（Ⅰ）∵f（x）在[1，2]上為單調(diào)增函數(shù)，
∴f′（x）=2e^2x-4ax+2e²≥0對(duì)任意的x∈[1，2]恒成立．
即不等式2a≤，x∈[1，2]恒成立…2′
令h（x）=，x∈[1，2]則h′（x）=…3′
令p（x）=2xe^2x-e^2x-e²，∵p′（x）=2e^2x+4xe^2x-2e^2x=4xe^2x＞0，∴p（x）在[1，2]上單調(diào)遞增，
又p（1）=0，故當(dāng)x∈（1，2]時(shí)，p（x）＞0，h′（x）＞0．
∴h（x）在[1，2]上為單調(diào)遞增，故h（x）_min=h（1）=2e²，
∴a的取值范圍為（-∞，e²）…6′
（Ⅱ）由（Ⅰ）知，f′（1）=4e²-4a，又f（1）=3e²-2a，
∴f（x）在點(diǎn)x=1處的切線(xiàn)l方程為y=f′（1）（x-1）+f（1），
即y=（4e²-4a）x-e²+2a…7′
令g（x）=f（x）-[（4e²-4a）x-e²+2a]=e^2x-2ax²+2e²x-（4e²-4a）x+e²-2a=e^2x-2ax²-（2e²-4a）x+e²-2a…8′
假設(shè)滿(mǎn)足條件的正數(shù)a存在，由于x→+∞時(shí)，g（x）→+∞，則必有當(dāng)x＜1時(shí)，g（x）＜0，當(dāng)x＞1時(shí)，g（x）＞0，…9′
由于g′（x）=2e^2x-4ax-2e²+4a，且g′（1）=0，則[g′（x）]′=4e^2x-4a，
∵a＞0，
∴[g′（x）]′＞0的解為x＞，
∴g′（x）在（-∞，）上單調(diào)遞減，在（，+∞）上單調(diào)遞増．
①當(dāng)a=e²時(shí)，g′（x）在（-∞，1）上單調(diào)遞減，在（1，+∞）上單調(diào)遞増且g′（1）=0，故對(duì)任意的x∈R，g′（x）≥0，
則g（x）在（-∞，+∞）上單調(diào)遞増，又g（1）=0，則當(dāng)x＜1時(shí)，g（x）＜0，當(dāng)x＞1時(shí)，g（x）＞0，符合題意…11′
②當(dāng)a＞e²時(shí)，g′（x）在（-∞，）上單調(diào)遞減，g′（1）=0且＞1，故當(dāng)x∈（1，），g′（x）＜0，且g（x）在
（1，）上單調(diào)減函數(shù)，又g（1）=0，從而對(duì)任意的x∈（1，），g（x）＜0，不合題意…13′
③當(dāng)0＜a＜e²時(shí)，g（x）在（，+∞）上單調(diào)遞増，g′（1）=0且＜1，故當(dāng)x∈（，1），g′（x）＜0，即g（x）在
（，1）上為單調(diào)減函數(shù)，又g（1）=0，從而對(duì)任意的x∈（，1），g（x）＞0，不合題意…14′
綜上所述，滿(mǎn)足的條件的a存在，且a=e²…15′4
分析：（Ⅰ）f（x）在[1，2]上為單調(diào)增函數(shù)?f′（x）=2e^2x-4ax+2e²≥0對(duì)任意的x∈[1，2]恒成立?不等式2a≤，x∈[1，2]成立，令h（x）=，x∈[1，2]，利用其導(dǎo)數(shù)可求得a的取值范圍；
（Ⅱ）依題意可求得f（x）在點(diǎn)x=1處的切線(xiàn)l方程為y=（4e²-4a）x-e²+2a，令g（x）=f（x）-[（4e²-4a）x-e²+2a]，假設(shè)滿(mǎn)足條件的正數(shù)a存在，利用g′（x）=2e^2x-4ax-2e²+4a，且g′（1）=0，[g′（x）]′=4e^2x-4a，對(duì)a分類(lèi)討論，利用g′（x）的單調(diào)性即可分析判斷a是否存在．
點(diǎn)評(píng)：本題考查利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性，著重考查構(gòu)造函數(shù)的思想，函數(shù)與方程，分類(lèi)討論與化歸思想的綜合運(yùn)用，屬于難題．