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“=”,
故 ≥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,
即 ≥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.