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2022年高考数学乙卷-理16

  2022-12-16 17:37:23  

(5分)已知$x=x_{1}$和$x=x_{2}$分别是函数$f(x)=2a^{x}-ex^{2}(a > 0$且$a\ne 1)$的极小值点和极大值点.若$x_{1} < x_{2}$,则$a$的取值范围是  $(\dfrac{1}{e},1)$ .
分析:由已知分析函数$f\prime (x)=2(a^{x}\ln a-ex)$至少应该两个变号零点,对其再求导$f\prime \prime (x)=2a^{x}(\ln a)^{2}-2e$,分类讨论$0 < a < 1$和$a > 1$时两种情况即可得出结果.
解答:解:对原函数求导$f\prime (x)=2(a^{x}\ln a-ex)$,分析可知:$f\prime (x)$在定义域内至少有两个变号零点,
对其再求导可得:$f\prime \prime (x)=2a^{x}(\ln a)^{2}-2e$,
当$a > 1$时,易知$f\prime \prime (x)$在$R$上单调递增,此时若存在$x_{0}$使得$f\prime \prime (x_{0})=0$,
则$f\prime (x)$在$(-\infty ,x_{0})$单调递减,$(x_{0}$,$+\infty )$单调递增,
此时若函数$f(x)$在$x=x_{1}$和$x=x_{2}$分别取极小值点和极大值点,应满足$x_{1} > x_{2}$,不满足题意;
当$0 < a < 1$时,易知$f\prime \prime (x)$在$R$上单调递减,此时若存在$x_{0}$使得$f\prime \prime (x_{0})=0$,
则$f\prime (x)$在$(-\infty ,x_{0})$单调递增,$(x_{0}$,$+\infty )$单调递减,且${x}_{0}=lo{g}_{a}\dfrac{e}{(\ln a)^{2}}$,
此时若函数$f(x)$在$x=x_{1}$和$x=x_{2}$分别取极小值点和极大值点,且$x_{1} < x_{2}$,
故仅需满足$f\prime (x_{0}) > 0$,
即:$\dfrac{e}{\ln a} > elo{g}_{a}\dfrac{e}{(\ln a)^{2}}$$\Rightarrow$${a}^{\dfrac{1}{\ln a}} < \dfrac{e}{(\ln a)^{2}}$$\Rightarrow$$\ln {a}^{\dfrac{1}{\ln a}} < \ln \dfrac{e}{(\ln a)^{2}}$$\Rightarrow$$\dfrac{1}{\ln a}\ln a < 1-\ln (\ln a)^{2}$,
解得:$\dfrac{1}{e} < a < e$,又因为$0 < a < 1$,故$\dfrac{1}{e} < a < 1$
综上所述:$a$的取值范围是$(\dfrac{1}{e},1)$.
点评:本题主要考查利用函数的导数研究函数极值点问题,考查运算求解能力,属于中档题.

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