题目内容
【题目】定义在R上的函数f(x)满足 , .
(1)求函数f(x)的解析式;
(2)求函数g(x)的单调区间;
(3)如果s、t、r满足|s﹣r|≤|t﹣r|,那么称s比t更靠近r.当a≥2且x≥1时,试比较 和ex﹣1+a哪个更靠近lnx,并说明理由.
【答案】
(1)解:f′(x)=f′(1)e2x﹣2+2x﹣2f(0),所以f′(1)=f′(1)+2﹣2f(0),即f(0)=1.又 ,
所以f′(1)=2e2,所以f(x)=e2x+x2﹣2x.
(2)解:∵f(x)=e2x﹣2x+x2,
∴ ,
∴g′(x)=ex﹣a.
①当a≤0时,g′(x)>0,函数f(x)在R上单调递增;
②当a>0时,由g′(x)=ex﹣a=0得x=lna,
∴x∈(﹣∞,lna)时,g′(x)<0,g(x)单调递减;x∈(lna,+∞)时,g′(x)>0,g(x)单调递增.
综上,当a≤0时,函数g(x)的单调递增区间为(∞,∞);
当a>0时,函数g(x)的单调递增区间为(lna,+∞),单调递减区间为(﹣∞,lna)
(3)解:解:设 ,∵ ,∴p(x)在x∈[1,+∞)上为减函数,又p(e)=0,∴当1≤x≤e时,p(x)≥0,当x>e时,p(x)<0.∵ , ,∴q′(x)在x∈[1,+∞)上为增函数,又q′(1)=0,∴x∈[1,+∞)时,q'(x)≥0,∴q(x)在x∈[1,+∞)上为增函数,∴q(x)≥q(1)=a+1>0.
① 当1≤x≤e时, ,
设 ,则 ,∴m(x)在x∈[1,+∞)上为减函数,
∴m(x)≤m(1)=e﹣1﹣a,
∵a≥2,∴m(x)<0,∴|p(x)|<|q(x)|,∴ 比ex﹣1+a更靠近lnx.
②当x>e时, ,
设n(x)=2lnx﹣ex﹣1﹣a,则 , ,∴n′(x)在x>e时为减函数,
∴ ,∴n(x)在x>e时为减函数,∴n(x)<n(e)=2﹣a﹣ee﹣1<0,
∴|p(x)|<|q(x)|,∴ 比ex﹣1+a更靠近lnx.
综上:在a≥2,x≥1时, 比ex﹣1+a更靠近lnx
【解析】(1)求出函数的导数,利用赋值法,求出f′(1)=f′(1)+2﹣2f(0),得到f(0)=1.然后求解f′(1),即可求出函数的解析式.(2)求出函数的导数g′(x)=ex+a,结合a≥0,a<0,分求解函数的单调区间即可.(3)构造 ,通过函数的导数,判断函数的单调性,结合当1≤x≤e时,当1≤x≤e时,推出|p(x)|<|q(x)|,说明 比ex﹣1+a更靠近lnx.当x>e时,通过作差,构造新函数,利用二次求导,判断函数的单调性,证明 比ex﹣1+a更靠近lnx.