题目内容
(2010•合肥模拟)已知函数f(x)=ex-a(x-1),x∈R.
(1)若实数a>0,求函数f(x)在(0,+∞)上的极值;
(2)记函数g(x)=f(2x),设函数y=g(x)的图象C与y轴交于P点,曲线C在P点处的切线与两坐标轴所围成的图形的面积为S(a),求当a>1时S(a)的最小值.
(1)若实数a>0,求函数f(x)在(0,+∞)上的极值;
(2)记函数g(x)=f(2x),设函数y=g(x)的图象C与y轴交于P点,曲线C在P点处的切线与两坐标轴所围成的图形的面积为S(a),求当a>1时S(a)的最小值.
分析:(1)求出函数的导数,对a进行讨论,分别判断函数的单调性,最后根据a的不同取值得出的结论综合即可;
(2)g(x)=f(2x)=e2x-a(2x-1),计算出切线斜率,写出切线方程y-(1+a)=(2-2a)(x-0),求得在坐标轴上的截距,利用三角形的面积公式得到面积S(a)的表达式,最后利用基本不等式求此函数的最小值即可.
(2)g(x)=f(2x)=e2x-a(2x-1),计算出切线斜率,写出切线方程y-(1+a)=(2-2a)(x-0),求得在坐标轴上的截距,利用三角形的面积公式得到面积S(a)的表达式,最后利用基本不等式求此函数的最小值即可.
解答:解:(1)由f'(x)=ex-a=0,得x=lna.
①当a∈(0,1]时,f'(x)=ex-a>1-a≥0(x>0).此时f(x)在(0,+∞)上单调递增.函数无极值.
②当a∈(1,+∞)时,lna>0.
x变化时f′(x),f(x)的变化情况如下表:
由此可得,函数有极小值且f(x)极小=f(lna)=a-a(lna-1)=2a-alna.
(2)g(x)=f(2x)=e2x-a(2x-1),g(0)=1+a
切线斜率为k=g'(0)=2-2a,切线方程y-(1+a)=(2-2a)(x-0),
由x=0,y=1+a,由y=0,x=
∴S(a)=
(a+1)
=
=
=
=
[(a-1)+
+4]≥
[2
+4]=2
当且仅当(a-1)2=4,即a=3时取等号.∴当a=3时,S(a)最小值为2.
①当a∈(0,1]时,f'(x)=ex-a>1-a≥0(x>0).此时f(x)在(0,+∞)上单调递增.函数无极值.
②当a∈(1,+∞)时,lna>0.
x变化时f′(x),f(x)的变化情况如下表:
| x | (0,lna) | lna | (lna,+∞) |
| f′(x) | - | 0 | + |
| f(x) | 单调减 | 极小值 | 单调增 |
(2)g(x)=f(2x)=e2x-a(2x-1),g(0)=1+a
切线斜率为k=g'(0)=2-2a,切线方程y-(1+a)=(2-2a)(x-0),
由x=0,y=1+a,由y=0,x=
| a+1 |
| 2(a-1) |
| 1 |
| 2 |
| a+1 |
| 2(a-1) |
| a2+2a+1 |
| 4(a-1) |
| (a-1)2+4a |
| 4(a-1) |
| 1 |
| 4 |
| (a-1)2+4(a-1)+4 |
| a-1 |
| 1 |
| 4 |
| 4 |
| a-1 |
| 1 |
| 4 |
(a-1)
|
当且仅当(a-1)2=4,即a=3时取等号.∴当a=3时,S(a)最小值为2.
点评:考查利用导数研究函数的极值.解答关键是要对函数求导,做题时要注意对a进行讨论,最后得出函数的极值和单调区间.
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