题目内容

【题目】已知f(x)=ex﹣ax2 , 曲线y=f(x)在(1,f(1))处的切线方程为y=bx+1.
(1)求a,b的值;
(2)求f(x)在[0,1]上的最大值;
(3)证明:当x>0时,ex+(1﹣e)x﹣xlnx﹣1≥0.

【答案】
(1)解:f′(x)=ex﹣2ax,

∴f′(1)=e﹣2a=b,f(1)=e﹣a=b+1,

解得:a=1,b=e﹣2;


(2)解:由(1)得:f(x)=ex﹣x2

f′(x)=ex﹣2x,f″(x)=ex﹣2,

∴f′(x)在(0,ln2)递减,在(ln2,+∞)递增,

∴f′(x)≥f′(ln2)=2﹣2ln2>0,

∴f(x)在[0,1]递增,

∴f(x)max=f(1)=e﹣1


(3)解:∵f(0)=1,由(2)得f(x)过(1,e﹣1),

且y=f(x)在x=1处的切线方程是y=(e﹣2)x+1,

故可猜测x>0,x≠1时,f(x)的图象恒在切线y=(e﹣2)x+1的上方,

下面证明x>0时,f(x)≥(e﹣2)x+1,

设g(x)=f(x)﹣(e﹣2)x﹣1,x>0,

g′(x)=ex﹣2x﹣(e﹣2),g″(x)=ex﹣2,

由(2)得:g′(x)在(0,ln2)递减,在(ln2,+∞)递增,

∵g′(0)=3﹣e>0,g′(1)=0,0<ln2<1,

∴g′(ln2)<0,

∴存在x0∈(0,1),使得g′(x)=0,

∴x∈(0,x0)∪(1,+∞)时,g′(x)>0,

x∈(x0,1)时,g′(x)<0,

故g(x)在(0,x0)递增,在(x0,1)递减,在(1,+∞)递增,

又g(0)=g(1)=0,∴g(x)≥0当且仅当x=1时取“=”,

≥x,x>0,

由(2)得:ex≥x+1,故x≥ln(x+1),

∴x﹣1≥lnx,当且仅当x=1时取“=”,

≥x≥lnx+1,

≥lnx+1,

∴ex+(2﹣e)x﹣1≥xlnx+x,

即ex+(1﹣e)x﹣xlnx﹣1≥0成立,

当且仅当x=1时“=”成立.


【解析】(1)求出f(x)的导数,计算f′(1),f(1),求出a,b的值即可;(2)求出f(x)的导数,得到导函数的单调性,得到f(x)在[0,1]递增,从而求出f(x)的最大值;(3)只需证明x>0时,f(x)≥(e﹣2)x+1,设g(x)=f(x)﹣(e﹣2)x﹣1,x>0,根据函数的单调性得到ex+(2﹣e)x﹣1≥xlnx+x,从而证出结论即可.
【考点精析】解答此题的关键在于理解函数的最大(小)值与导数的相关知识,掌握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.

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