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【高考數(shù)學(xué)】解題能力提升, 每日一題: 第305題

已知a∈R,函數(shù)f(x)=aex﹣x﹣1,g(x)=x﹣ln(x+1)(e=2.71828…是自然對(duì)數(shù)的底數(shù)).

(Ⅰ)討論函數(shù)f(x)極值點(diǎn)的個(gè)數(shù);

(Ⅱ)若a=1,且命題“?x∈[0,+∞),f(x)≥kg(x)”是假命題,求實(shí)數(shù)k的取值范圍.

解:(Ⅰ)因?yàn)閒(x)=aex﹣x﹣1,所以f'(x)=aex﹣1,

當(dāng)a≤0時(shí),對(duì)?x∈R,f'(x)=aex﹣1<0,

所以f(x)在(﹣∞,+∞)是減函數(shù),此時(shí)函數(shù)不存在極值,

所以函數(shù)f(x)沒有極值點(diǎn);

當(dāng)a>0時(shí),f'(x)=aex﹣1,令f'(x)=0,解得x=﹣lna,

若x∈(﹣∞,﹣lna),則f'(x)<0,所以f(x)在(﹣∞,﹣lna)上是減函數(shù),

若x∈(﹣lna,+∞),則f'(x)>0,所以f(x)在(﹣lna,+∞)上是增函數(shù),

當(dāng)x=﹣lna時(shí),f(x)取得極小值為f(﹣lna)=lna,

函數(shù)f(x)有且僅有一個(gè)極小值點(diǎn)x=﹣lna,

所以當(dāng)a≤0時(shí),f(x)沒有極值點(diǎn),當(dāng)a>0時(shí),f(x)有一個(gè)極小值點(diǎn).

(Ⅱ)命題“?x∈[0,+∞),f(x)≥kg(x)”是假命題,

則“?x∈[0,+∞),f(x)<kg(x)”是真命題,

即不等式f(x)<kg(x)在區(qū)間[0,+∞)內(nèi)有解.

若a=1,則設(shè)F(x)=f(x)﹣kg(x)=ex+kln(x+1)﹣(k+1)x﹣1,

所以F’(x)=ex+k/(x+1)﹣(k+1),

設(shè)h(x)=ex+k/(x+1)﹣(k+1),

則h’(x)=ex-k/(x+1)2,且h'(x)是增函數(shù),

所以h'(x)≥h'(0)=1﹣k

當(dāng)k≤1時(shí),h'(x)≥0,

所以h(x)在[0,+∞)上是增函數(shù),

h(x)≥h(0)=0,即F'(x)≥0,

所以F(x)在[0,+∞)上是增函數(shù),

所以F(x)≥F(0)=0,即f(x)≥kg(x)在x∈[0,+∞)上恒成立.

當(dāng)k>1時(shí),因?yàn)閔’(x)=ex-k/(x+1)2在[0,+∞)是增函數(shù),

因?yàn)閔'(0)=1﹣k<0,h'(k﹣1)=ek-1-1/k>0,

所以h'(x)在(0,k﹣1)上存在唯一零點(diǎn)x0

當(dāng)x∈[0,x0)時(shí),h'(x)<h'(x0)=0,h(x)在[0,x0)上單調(diào)遞減,

從而h(x)≤h(0)=0,即F'(x)≤0,

所以F(x)在[0,x0)上單調(diào)遞減,

所以當(dāng)x∈(0,x0)時(shí),F(xiàn)(x)<F(0)=0,

即f(x)<kg(x).

所以不等式f(x)<kg(x)在區(qū)間[0,+∞)內(nèi)有解

綜上所述,實(shí)數(shù)k的取值范圍為(1,+∞).

考點(diǎn)分析:

利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值;利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的單調(diào)性;利用導(dǎo)數(shù)求閉區(qū)間上函數(shù)的最值.

題干分析:

(Ⅰ)對(duì)函數(shù)f(x)求導(dǎo),再根據(jù)導(dǎo)數(shù)和函數(shù)極值的關(guān)系分類即可得到極值點(diǎn)的個(gè)數(shù),

(Ⅱ)命題“?x∈[0,+∞),f(x)≥kg(x)”是假命題,轉(zhuǎn)化為不等式f(x)<kg(x)在區(qū)間[0,+∞)內(nèi)有解,再構(gòu)造函數(shù)F(x)=f(x)﹣kg(x)ex+kln(x+1)﹣(k+1)x﹣1,利用導(dǎo)數(shù)和函數(shù)的單調(diào)性關(guān)系以及函數(shù)零點(diǎn)存在定理判斷即可。

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