1. 求出 $h(x)$ 的解析式及其导函数 $h'(x)$
将 b=1−2a 代入 g(x),得 g(x)=2ax+1−2a。
则 h(x)=f(x)g(x)=ex(2ax+1−2a)
对 h(x) 求导:
h′(x)=ex(2ax+1−2a)+ex⋅2a=ex(2ax+1)
2. 分情况讨论 $h'(x)$ 在 $[0,1]$ 上的正负,确定单调性并求最大值
由于 ex>0,h′(x) 的符号由 2ax+1 决定。
① 当 a≥0 时,对于 x∈[0,1],有 2ax+1>0,则 h′(x)>0,h(x) 在 [0,1] 上单调递增。
故 h(x) 的最大值为 φ(a)=h(1)=e1(2a+1−2a)=e。
② 当 a<0 时,令 h′(x)=0,解得驻点 x0=−a2>0。
- 若 x0≥1,即 −a2≥1⟹−2≤a<0,则在 x∈[0,1] 上,h′(x)≥0,h(x) 在 [0,1] 上单调递增。
故最大值为 φ(a)=h(1)=e。
- 若 x0<1,即 −a2<1⟹a<−2,则在 x∈[0,−a2) 上 h′(x)>0,h(x) 单调递增;在 x∈(−a2,1] 上 h′(x)<0,h(x) 单调递减。
故 h(x) 在 x=−a2 处取得最大值:
φ(a)=h(−a2)=e−a2[2a(−a2)+1−2a]=−2ae−a2
3. 总结最大值 $\varphi(a)$ 的分段表达式
综上所述,φ(a) 的表达式为:
φ(a)={e,−2ae−a2,a≥−2a<−2
答案φ(a)={e,−2ae−a2,a≥−2a<−2