已知函数f(x)=(2+2x−x2)exf(x)=(2+2x-x^{2})e^{x},则()(\quad)
A. f(2)f(2)是f(x)f(x)的极大值也是最大值
B. f(2)f(2)是f(x)f(x)的极大值但不是最大值
C. f(−2)f(-2)是f(x)f(x)的极小值也是最小值
D. f(x)f(x)没有最大值也没有最小值

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完整解法

1. 对函数 $f(x)$ 求导,得到导函数 $f'(x)$

已知 f(x)=(2+2x−x2)exf(x) = (2+2x-x^2)e^x,根据导数的乘法运算法则,得:

f′(x)=(2+2x−x2)′ex+(2+2x−x2)(ex)′=(2−2x)ex+(2+2x−x2)ex=(4−x2)ex\begin{aligned} f'(x) &= (2+2x-x^2)'e^x + (2+2x-x^2)(e^x)' \\ &= (2-2x)e^x + (2+2x-x^2)e^x \\ &= (4-x^2)e^x \end{aligned}

2. 通过导函数的符号变化确定函数的单调区间与极值

令 f′(x)=0f'(x) = 0,因为 ex>0e^x > 0,所以可得 4−x2=04-x^2 = 0,解得 x=2x = 2 或 x=−2x = -2。
当 x<−2x < -2 或 x>2x > 2 时,f′(x)<0f'(x) < 0,f(x)f(x) 单调递减;
当 −2<x<2-2 < x < 2 时,f′(x)>0f'(x) > 0,f(x)f(x) 单调递增。
因此,当 x=2x = 2 时,函数取得极大值 f(2)=(2+4−4)e2=2e2f(2) = (2+4-4)e^2 = 2e^2;
当 x=−2x = -2 时,函数取得极小值 f(−2)=(2−4−4)e−2=−6e−2f(-2) = (2-4-4)e^{-2} = -6e^{-2}。

3. 分析最值并判断选项

根据单调性:

  • 当 x⩽2x \leqslant 2 时,由于 f(x)f(x) 在 (−∞,−2)(-\infty, -2) 递减且在 [−2,2][-2, 2] 递增,因此 f(x)⩽f(2)f(x) \leqslant f(2);
  • 当 x>2x > 2 时,由于 f(x)f(x) 在 (2,+∞)(2, +\infty) 上单调递减,故 f(x)<f(2)f(x) < f(2)。
    所以,对于任意 x∈Rx \in \mathbb{R},均有 f(x)⩽f(2)f(x) \leqslant f(2),即 f(2)f(2) 是 f(x)f(x) 的最大值,也是极大值。
    又当 x→+∞x \to +\infty 时,f(x)→−∞f(x) \to -\infty,所以 f(x)f(x) 没有最小值。
    综上,A 选项正确。
答案

A

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