已知函数f(x)＝ex+aex(a∈R)（其中e是自然对数的底数）（1）若f（x）是奇函数，求实数a的值；（2）若函数y=|f（x）|在[0，1]上单调递增，试求实数a的取值范围；（3）设函数ϕ(x)＝12(x2−3x+3)[f(x)

Question

已知函数f(x)＝ex+(a)/(ex)(a∈R)（其中e是自然对数的底数）
（1）若f（x）是奇函数，求实数a的值；
（2）若函数y=|f（x）|在[0，1]上单调递增，试求实数a的取值范围；
（3）设函数ϕ(x)＝(1)/(2)(x2−3x+3)[f(x)+f′(x)]，求证：对于任意的t＞-2，总存在x₀∈（-2，t），满足(ϕ′(x0))/(ex0)＝(2)/(3)(t−1)2，并确定这样的x₀的个数．

Answer 1

（1）∵函数f（x）是实数集R上的奇函数，∴f（0）=0，∴1+a=0，解得a=-1．
∴f（x）=e^x-e^-x，经验证函数f（x）是R上的奇函数．
故a=-1适合题意．
（2）a=0时，y=e^x在区间[0，1]上单调递增，适合题意；
当a≠0时，令t=e^x，∵x∈[0，1]，∴t∈[1，e]．且t=e^x单调递增，故y＝|t+(a)/(t)|在t∈[1，e]时递增．
当a＞0时，函数y=t+(a)/(t)在t∈[1，e]时单调递增，得√(a)≤1，∴0＜a≤1．
当a＜0时，y＝t+(a)/(t)在t∈[1，e]时单调递增恒成立，故∀t∈[1，e]，t+(a)/(t)≥0．
∴-1≤a＜0．
综上可知：-1≤a≤1．
（3）∵f（x）+f′（x）=ex+(a)/(ex)+ex−(a)/(ex)=2e^x，∴φ（x）=（x²-3x+3）e^x，∴(φ′(x))/(φ(x))=x²-x．
要证明：对于任意的t＞-2，总存在x₀∈（-2，t），满足(ϕ′(x0))/(ex0)＝(2)/(3)(t−1)2．
等价于证明：对任意的t＞-2，方程x2−x＝(2)/(3)(t−1)2在区间（-2，t）内有实数解．
令g（x）=x2−x−(2)/(3)(t−1)2，
则g（-2）=6-(2)/(3)(t−1)2=-(2)/(3)(t+2)(t−4)，g（t）=(1)/(3)(t−1)(t+2)．
所以①当t＞4，或-2＜t＜1时，g（-2）g（t）＜0，
∴g（x）=0在（-2，t）内有解，且只有一解．
②当1＜t＜4时，g（-2）＞0，且g（t）＞0，但g（0）=−(2)/(3)(t−1)2＜0，
∴g（x）=0在（-2，t）内有解，且由两解．
③当t=1时，有且只有一个解x=0；
当t=4时，有且只有一个解x=3．
综上所述：对于任意的t＞-2，总存在x₀∈（-2，t），满足(ϕ′(x0))/(ex0)＝(2)/(3)(t−1)2．
且当t≥4或-2＜t≤1时，有唯一的x₀适合题意；
当1＜t＜4时，有两个不同的x₀适合题意．