(2012•湖南)已知函数f(x)=ex-ax,其中a>0.

(2012•湖南)已知函数f(x)=ex-ax,其中a>0.
(1)若对一切x∈R,f(x)≥1恒成立,求a的取值集合;
(2)在函数f(x)的图象上取定点A(x1,f(x1)),B(x2,f(x2))(x1<x2),记直线AB的斜率为K,证明:存在x0∈(x1,x2),使f′(x0)=K恒成立.
无敌海景佛跳强 1年前 已收到1个回答 举报

听故事的麦子 幼苗

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解题思路:(1)根据题意,对f(x)求导可得f′(x)=0,令f′(x)=0,解可得x=lna,分x<lna与x>lna两种情况讨论可得f(x)取最小值为f(lna)=a-alna,令g(t)=t-tlnt,对其求导可得g′(t)=-lnt,分析可得当t=1时,g(t)取得最大值1,因此当且仅当a=1时,a-alna≥1成立,即可得答案;
(2)根据题意,由直线的斜率公式可得k=
ex2ex1
x2x1
-a,令φ(x)=f′(x)-k=ex-
ex2ex1
x2x1
,可以求出φ(x1)与φ(x2)的值,令F(t)=et-t-1,求导可得F′(t)=et-1,
分t>0与t<0讨论可得F(t)的最小值为F(0)=0,则当t≠0时,F(t)>F(0)=0,即et-t-1>0,进而讨论可得φ(x1)<0、φ(x2)>0,结合函数的连续性分析可得答案.

(1)f′(x)=ex-a,
令f′(x)=0,解可得x=lna;
当x<lna,f′(x)<0,f(x)单调递减,当x>lna,f′(x)>0,f(x)单调递增,
故当x=lna时,f(x)取最小值,f(lna)=a-alna,
对一切x∈R,f(x)≥1恒成立,当且仅当a-alna≥1,①
令g(t)=t-tlnt,则g′(t)=-lnt,
当0<t<1时,g′(t)>0,g(t)单调递增,当t>1时,g′(t)<0,g(t)单调递减,
故当t=1时,g(t)取得最大值,且g(1)=1,
因此当且仅当a=1时,①式成立,
综上所述,a的取值的集合为{1}.
(2)根据题意,k=
f(x2)−f(x1)
x2−x1=
ex2−ex1
x2−x1-a,
令φ(x)=f′(x)-k=ex-
ex2−ex1
x2−x1,
则φ(x1)=-
ex1
x2−x1[ex2−x1-(x2-x1)-1],
φ(x2)=
ex2
x2−x1[ex1−x2-(x1-x2)-1],
令F(t)=et-t-1,则F′(t)=et-1,
当t<0时,F′(t)<0,F(t)单调递减;当t>0时,F′(t)>0,F(t)单调递增,
则F(t)的最小值为F(0)=0,
故当t≠0时,F(t)>F(0)=0,即et-t-1>0,
从而ex2−x1-(x2-x1)-1>0,且
ex1
x2−x1>0,则φ(x1)<0,
ex1−x2-(x1-x2)-1>0,
ex2
x2−x1>0,则φ(x2)>0,
因为函数y=φ(x)在区间[x1,x2]上的图象是连续不断的一条曲线,所以存在x0∈(x1,x2),使φ(x0)=0,
即f′(x0)=K成立.

点评:
本题考点: 导数在最大值、最小值问题中的应用;利用导数研究函数的单调性.

考点点评: 本题考查导数的应用,涉及最大值、最小值的求法以及恒成立问题,是综合题;关键是理解导数的符号与单调性的关系,并能正确求出函数的导数.

1年前

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