题目内容

【题目】已知函数f(x)=ex﹣1+alnx.(e为自然对数的底数),λ=min{a+2,5}.(min{a,b}表示a,b中较小的数.)

(1)当a=0时,设g(x)=f(x)﹣x,求函数g(x)在[,]上的最值;

(2)当x1时,证明:f(x)+x2λ(x﹣1)+2.

【答案】(1)最大值为,最小值0;(2)详见解析.

【解析】

(1)当a=0时,化简,通过g'(x)=ex﹣1﹣1,令g'(x)=0,求出极值点,判断函数的单调性,然后求解函数的极值以及函数的最值即可.

(2)①当a+25即a3时,λ=a+2.f(x)+x2λ(x﹣1)+2ex﹣1+alnx+x2﹣(a+2)x+a0,设k(x)=ex﹣1+alnx+x2﹣(a+2)x+a,求出导函数,构造函数,通过函数的导数,判断函数的单调性,结合a3,a>3时,通过函数的最值,转化证明即可.

解:(1)当a=0时,,

则g'(x)=ex﹣1﹣1,令g'(x)=0,得x=1,

当x1时,g'(x)0;当x1时,g'(x)0,

所以函数g(x)在区间上单调递减,在区间上单调递增,

从而g(x)在上的最小值为g(1)=0,

因为,,

所以,

从而g(x)在上的最大值为.

(2)①当a+25,即a3时,λ=a+2.f(x)+x2λ(x﹣1)+2ex﹣1+alnx+x2﹣(a+2)x+a0,

设k(x)=ex﹣1+alnx+x2﹣(a+2)x+a,

则,

令,

则,

因为x1,

所以x2ex﹣1+2x2=x2(ex﹣1+2)3,

因为a3,

所以φ'(x)0,当且仅当x=1且a=3时,等号成立.

从而k'(x)在[1,+∞)上单调递增.

注意到k'(1)=1,所以k'(x)0,从而k(x)在[1,+∞)上单调递增,

注意到k(1)=0,所以k(x)0,原不等式成立.

②当a+25即a>3时,λ=5,f(x)+x2λ(x﹣1)+2ex﹣1+alnx+x2﹣5x+30,

由(1)知ex﹣1x,及x1,a3,

所以ex﹣1+alnx+x2﹣5x+33lnx+x2﹣4x+3.

设h(x)=3lnx+x2﹣4x+3,x1,

则,

所以h(x)在[1,+∞)上单调递增,

注意到h(1)=0,

所以h(x)0,原不等式成立.

综上,当x1时,不等式f(x)+x2λ(x﹣1)+2成立.

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