问题 解答题

已知函数f(x)=ex,直线l的方程为y=kx+b.

(1)求过函数图象上的任一点P(t,f(t))的切线方程;

(2)若直线l是曲线y=f(x)的切线,求证:f(x)≥kx+b对任意x∈R成立;

(3)若f(x)≥kx+b对任意x∈[0,+∞)成立,求实数k、b应满足的条件.

答案

(1)函数f(x)=ex

分析可得f(x)=ex与直线相切,只有一个交点即切点,

故过函数图象上的任一点P(t,f(t))的切线中P即为切点,

∵f'(x)=ex

∴切线l的方程为y-et=et(x-t)

即y=etx+et(1-t)

(2)由(1)

k=et
b=et(1-t)

记函数F(x)=f(x)-kx-b,

∴F(x)=ex-etx-et(1-t)

∴F'(x)=ex-et

∴F(x)在x∈(-∞,t)上单调递减,在x∈(t,+∞)为单调递增

故F(x)min=F(t)=et-ett-et(1-t)=0

故F(x)=f(x)-kx-b≥0即f(x)≥kx+b对任意x∈R成立

(3)设H(x)=f(x)-kx-b=ex-kx-b,x∈[0,+∞)

∴H'(x)=ex-k,x∈[0,+∞)

①当k≤1时,H'(x)≥0,则H(x)在x∈[0,+∞)上单调递增

∴H(x)min=H(0)=1-b≥0,

∴b≤1,即

k≤1
b≤1
符合题意

②当k>1时,H(x)在x∈[0,lnk)上单调递减,x∈[lnk,+∞)上单调递增

∴H(x)min=H(lnk)=k-klnk-b≥0

∴b≤k(1-lnk)

综上所述满足题意的条件是

k≤1
b≤1
k>1
b≤k(1-lnk)

多项选择题
填空题

(14分)研究CO2的利用对促进低碳社会的构建具有重要的意义。

(1)已知石墨的标准燃烧热为y kJ·mol1,1.2g石墨在1.68L(标准状况)氧气中燃烧,至反应物耗尽,放出x kJ热量。则石墨与氧气反应生成CO的热化学方程式为     

(2)高温时,用CO还原MgSO4可制备高纯MgO。

①750℃时,测得气体中含等物质的量SO2和SO3,此时反应的化学方程式是     

②由MgO可制成“镁—次氯酸盐”燃料电池,其装置示意图如图1,该电池反应的离子方程式为          。    

         

图1                 图2                 图3

(3)二氧化碳合成甲醇是碳减排的新方向,将CO2转化为甲醇的热化学方程式为:

CO2(g) +3H2(g)  CH3OH(g) +H2O(g) △H

①该反应的平衡常数表达式为K=            

②取五份等体积CO2和H2的混合气体(物质的量之比均为1∶3),分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中,发生上述反应,反应相同时间后,测得甲醇的体积分数φ(CH3OH)与反应温度T的关系曲线如图2所示,则上述CO2转化为甲醇反应的ΔH         (填“>” “<”或“=”)0。

③在两种不同条件下发生反应,测得CH3OH的物质的量随时间变化如图3所示,曲线I、Ⅱ对应的平衡常数大小关系为K      K(填“>” “<”或“=”)。

④一定温度下,在容积相同且固定的两个密闭容器中,按如下方式投入反应物,一段时间后达到平衡。

容 器
反应物

投入量

1molCO2

3molH2

a molCO2、b molH2

c molCH3OH(g)、c molH2O(g)

 

若甲中平衡后气体的压强为开始时的0.8倍,要使平衡后乙与甲中相同组分的体积分数相等,且起始时维持反应逆向进行,则c的取值范围为