问题 解答题
已知函f(x)=ex-x (e为自然对数的底数).
(1)求f(x)的最小值;
(2)不等式f(x)>ax的解集为P,若M={x|
1
2
≤x≤2
}且M∩P≠∅求实数a的取值范围;
(3)已知n∈N+,且Sn=∫n0f(x)dx,是否存在等差数列{an}和首项为f(I)公比大于0的等比数列{bn},使得a1+a2+…+an+b1+b2+…bn=Sn?若存在,请求出数列{an}、{bn}的通项公式.若不存在,请说明理由.
答案

(1)∵函数f(x)=ex-x,∴f′(x)=ex-1;由f′(x)=0,得x=0,当x>0时,f′(x)>0,函数f(x)在(0,+∞)上单调递增;当x<0时,f′(x)<0,函数f(x)在(-∞,0)上单调递减;∴函数f(x)的最小值为f(0)=1.

(2)∵M∩P≠∅,∴f(x)>ax在区间[

1
2
,1]有解,由f(x)>ax,得ex-x>ax,即a<
ex
x
-1
在[
1
2
,2]上有解;

令g(x)=

ex
x
-1,x∈[
1
2
,2],则g′(x)=
(x-1)ex
x2
,∴g(x)在[
1
2
,1]上单调递减,在[1,2]上单调递增;

又g(

1
2
)=2
e
-1,g(2)=
e2
2
-1,且g(2)>g(
1
2
),∴g(x)的最大值为g(2)=
e2
2
-1,∴a<
e2
2
-1.

(3)设存在公差为d的等差数列{an}和公比为q(q>0),首项为f(1)的等比数列{bn},

使a1+a2+…+an+b1+b2+…+bn=Sn

Sn=

n0
f(x)dx=
n0
(ex-x)dx=(ex-
1
2
x2)|_n=en-
1
2
n2-1;且b1=f(1)=e-1,

a1+b1=S1a1+e-1=e-

3
2
;∴a1=-
1
2
,又n≥2时,an+bn=sn-sn-1=en-1(e-1)-n+
1
2

故n=2,3时,有

-
1
2
+d+(e-1)q=e(e-1)-
3
2
   ①
-
1
2
+2d+(e-1)q2=e2(e-1)-
5
2

②-①×2得,q2-2q=e2-2e,解得q=e,或q=2-e(舍),故q=e,d=-1;

此时an=-

1
2
+(n-1)(-1)=
1
2
-n,bn=(e-1)en-1an+bn=(e-1)en-1+
1
2
-n=Sn-Sn-1

∴存在满足条件的数列{an},{bn}满足题意.

多项选择题
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