题目内容
【题目】已知a∈R,函数f(x)=ex+ax2 , g(x)是f(x)的导函数,
(1)当a>0时,求证:存在唯一的x0∈(﹣ ,0),使得g(x0)=0;
(2)若存在实数a,b,使得f(x)≥b恒成立,求a﹣b的最小值.
【答案】
(1)证明:∵g(x)=f′(x)=ex+2ax,g′(x)=ex+2a,
当a>0时,g′(x)>0,∴函数g(x)在(﹣∞,+∞)上的单调递增,
又g(﹣ )= ﹣1<0,g(0)=1>0,
∴存在唯一的x0∈(﹣ ,0),使得g(x0)=0;
(2)解:①当a<0时,则当x<0时,g(x)>0,
即函数f(x)在(﹣∞,0)上单调递增,且当x→﹣∞时,f(x)→﹣∞,这与f(x)≥b矛盾;
②当a=0,由ex≥b,得b≤0,∴a﹣b≥0;
③当a>0,由(Ⅰ)知当x∈(﹣∞,x0)时,g(x)<0;当x∈(x0,+∞)时,g(x)>0;
即f(x)在(﹣∞,x0)上单调递减,在(x0,+∞)上单调递增,
∴f(x)的最小值为f(x0),
其中x0满足 +2ax0=0,故a=﹣ 且x0<0,
∵f(x)≥b恒成立,∴b≤f(x0),
即﹣b≥﹣ ﹣ax02,于是a﹣b≥﹣ ﹣ax02=﹣ (1+ ﹣ ),
记h(x)=﹣ex(1+ ﹣ ),x<0,
则h′(x)= ex(x﹣1)2(x+1),
由h′(x)<0得x<﹣1,即函数h(x)在(﹣∞,﹣1)上单调时递减,
由h′(x)>0得﹣1<x<0,即函数h(x)在(﹣1,0)上单调递增,
∴h(x)min=h(﹣1)=﹣ ,
综上得a﹣b的最小值为﹣ ,此时x0=﹣1.
【解析】(1)求函数的导数,利用函数零点的判定定理进行判断即可.(2)利用不等式恒成立,转化为求函数的最值,求函数的导数,判断函数的单调性求函数的最值进行求解.
【考点精析】本题主要考查了利用导数研究函数的单调性和函数的最大(小)值与导数的相关知识点,需要掌握一般的,函数的单调性与其导数的正负有如下关系: 在某个区间内,(1)如果,那么函数在这个区间单调递增;(2)如果,那么函数在这个区间单调递减;求函数在上的最大值与最小值的步骤:(1)求函数在内的极值;(2)将函数的各极值与端点处的函数值,比较,其中最大的是一个最大值,最小的是最小值才能正确解答此题.