25~26高三下·重庆一中3月月考·第8题

在平面直角坐标系中,将函数$y = f(x)$的图象绕坐标原点$O$逆时针旋转$\dfrac{\pi}{4}$后,所得曲线仍然是某个函数的图象,则称函数$y = f(x)$为“可旋转函数”.若函数$g(x) = k(x – 1)\mathrm{e}^x(k \in \mathbb{R})$为“可旋转函数”,则满足条件的整数$k$的值有( )个.
A.$4$
B.$3$
C.$2$
D.$1$

可旋转函数新定义,恒成立问题速求整数解!

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B

因为函数$g(x) = k(x – 1)\mathrm{e}^x$为“可旋转函数”,

所以关于$x$的方程$k(x – 1)\mathrm{e}^x = x + t$对任意的$t \in \mathbb{R}$至多只有一个解,

即方程$k(x – 1)\mathrm{e}^x – x = t$至多只有一个解,

即曲线$h(x) = k(x – 1)\mathrm{e}^x – x$与直线$y = t$至多只有一个交点,

所以函数$h(x) = k(x – 1)\mathrm{e}^x – x$在定义域内单调递增或单调递减.

又$h'(x) = kx\mathrm{e}^x – 1$,所以$h'(x) = kx\mathrm{e}^x – 1 \ge 0$或$h'(x) = kx\mathrm{e}^x – 1 \le 0$恒成立.

因为$h'(0) = -1 < 0$,故$h'(x) = kx\mathrm{e}^x – 1 \ge 0$不可能恒成立,

所以$h'(x) = kx\mathrm{e}^x – 1 \le 0$恒成立.

当$k = 0$时,$h'(x) = -1 \le 0$恒成立;

当$k > 0$时,$h’\left(\dfrac{1}{k}\right) = \mathrm{e}^{\frac{1}{k}} – 1 > 0$,不满足题意;

当$k < 0$时,$x\mathrm{e}^x \ge \dfrac{1}{k}$恒成立.

设$\varphi(x) = x\mathrm{e}^x$,导函数$\varphi'(x) = (x + 1)\mathrm{e}^x$,

当$x \in (-\infty, -1)$时,$\varphi'(x) < 0$,函数$\varphi(x)$单调递减;

当$x \in (-1, +\infty)$时,$\varphi'(x) > 0$,函数$\varphi(x)$单调递增.

当$x \to -\infty$时,$\varphi(x) \to 0$;当$x \to +\infty$时,$\varphi(x) \to +\infty$,$\varphi(-1) = -\dfrac{1}{\mathrm{e}}$,

所以$\dfrac{1}{k} \le -\dfrac{1}{\mathrm{e}}$,即$-\mathrm{e} \le k < 0$.

综上,$-\mathrm{e} \le k \le 0$,

所以满足条件的整数$k$的值有$-2, -1, 0$,有且只有$3$个.

故选:B

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THE END
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