设f(x)=(x2+ax+a)e-x,x∈R. (Ⅰ)确定a的值,使f(x)的极小值为0; ( II)证明:当且仅当a=3时,f(x)的极大值为3.

问题描述:

设f(x)=(x2+ax+a)e-x,x∈R.
(Ⅰ)确定a的值,使f(x)的极小值为0;
( II)证明:当且仅当a=3时,f(x)的极大值为3.

(Ⅰ)由于f(x)=(x2+ax+a)e-x,所以f'(x)=(2x+a)e-x-(x2+ax+a)e-x=-e-x[x2+(a-2)x].…(2分)
令f'(x)=0解得x=0或x=2-a,
当a=2时,f'(x)≤0恒成立,此时f(x)无极值.
所以2-a≠0.
①当2-a>0,即a<2时,f'(x)和f(x)2的变化情况如下表1:

x (-∞,0) 0 (0,2-a) 2-a (2-a,+∞)
f'(x) - 0 + 0 -
f(x) 极小值 极大值
此时应有f(0)=0,所以a=0<2;
②当2-a<0,即a>2时,f'(x)和f(x)的变化情况如下表2:
x (-∞,2-a) 2-a (2-a,0) 0 (0,+∞)
f'(x) - 0 + 0 -
f(x) 极小值 极大值
此时应有f(2-a)=0,即[(2-a)2+a(2-a)+a]ea-2=0,
而ea-2≠0,所以应有(2-a)2+a(2-a)+a=0⇒a=4>2.
综上可知,当a=0或4时,f(x)的极小值为0.…(6分)
( II)若a<2,则由表1可知,应有f(2-a)=3,也就是[(2-a)2+a(2-a)+a]ea-2=3,即(4-a)ea-2=3.
设g(a)=(4-a)ea-2,则g'(a)=-ea-2+(4-a)ea-2=ea-2(3-a).
由于a<2得 g'(a)>0,从而有g(a)<g(2)=2<3.
所以方程  (4-a)ea-2=3无解.…(8分)
若a>2,则由表2可知,应有f(0)=3,即a=3.…(10分)
综上可知,当且仅当a=3时,f(x)的极大值为3.…(12分)