题目内容

【题目】已知函数f(x)=ex+x2﹣x,g(x)=x2+ax+b,a,b∈R. (Ⅰ)当a=1时,求函数F(x)=f(x)﹣g(x)的单调区间;
(Ⅱ)若曲线y=f(x)在点(0,1)处的切线l与曲线y=g(x)切于点(1,c),求a,b,c的值;
(Ⅲ)若f(x)≥g(x)恒成立,求a+b的最大值.

【答案】解:(Ⅰ)F(x)=ex﹣2x﹣b,则F'(x)=ex﹣2.

令F'(x)=ex﹣2>0,得x>ln2,所以F(x)在(ln2,+∞)上单调递增.

令F'(x)=ex﹣2<0,得x<ln2,所以F(x)在(﹣∞,ln2)上单调递减.

(Ⅱ)因为f'(x)=ex+2x﹣1,所以f'(0)=0,所以l的方程为y=1.

依题意, ,c=1.

于是l与抛物线g(x)=x2﹣2x+b切于点(1,1),

由12﹣2+b=1得b=2.

所以a=﹣2,b=2,c=1.

(Ⅲ)设h(x)=f(x)﹣g(x)=ex﹣(a+1)x﹣b,则h(x)≥0恒成立.

易得h'(x)=ex﹣(a+1).

⑴当a+1≤0时,

因为h'(x)>0,所以此时h(x)在(﹣∞,+∞)上单调递增.

①若a+1=0,则当b≤0时满足条件,此时a+b≤﹣1;

②若a+1<0,取x0<0且

此时 ,所以h(x)≥0不恒成立.

不满足条件;

⑵当a+1>0时,

令h'(x)=0,得x=ln(a+1).由h'(x)>0,得x>ln(a+1);

由h'(x)<0,得x<ln(a+1).

所以h(x)在(﹣∞,ln(a+1))上单调递减,在(ln(a+1),+∞)上单调递增.

要使得“h(x)=ex﹣(a+1)x﹣b≥0恒成立”,必须有:

“当x=ln(a+1)时,h(x)min=(a+1)﹣(a+1)ln(a+1)﹣b≥0”成立.

所以b≤(a+1)﹣(a+1)ln(a+1).则a+b≤2(a+1)﹣(a+1)ln(a+1)﹣1.

令G(x)=2x﹣xlnx﹣1,x>0,则G'(x)=1﹣lnx.

令G'(x)=0,得x=e.由G'(x)>0,得0<x<e;

由G'(x)<0,得x>e.所以G(x)在(0,e)上单调递增,在(e,+∞)上单调递减,

所以,当x=e时,G(x)max=e﹣1.

从而,当a=e﹣1,b=0时,a+b的最大值为e﹣1.

综上,a+b的最大值为e﹣1


【解析】(Ⅰ)求出函数的导数,解关于导函数的不等式,求出函数的单调区间即可;(Ⅱ)求出函数的导数,根据切线方程求出a,b,c的值即可;(Ⅲ)设h(x)=f(x)﹣g(x),求出函数的导数,通过讨论a的范围,问题转化为b≤(a+1)﹣(a+1)ln(a+1),得到a+b≤2(a+1)﹣(a+1)ln(a+1)﹣1,

令G(x)=2x﹣xlnx﹣1,x>0,根据函数的单调性求出a+b的最大值即可.

【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;求函数上的最大值与最小值的步骤:(1)求函数内的极值;(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.

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