已知函数f (x)=ex,g(x)=lnx,h(x)=kx+b.
(1)当b=0时,若对∀x∈(0,+∞)均有f (x)≥h(x)≥g(x)成立,求实数k的取值范围;
(2)设h(x)的图象为函数f (x)和g(x)图象的公共切线,切点分别为(x1,f (x1))和(x2,g(x2)),其中x1>0.
①求证:x1>1>x2;
②若当x≥x1时,关于x的不等式ax2-x+xe-x+1≤0恒成立,求实数a的取值范围.
(1)依题意对∀x∈(0,+∞)均有ex≥kx≥lnx成立
即对任意∀x∈(0,+∞)均有
≥k≥ex x
成立…(1分)lnx x
∴(
)min≥k≥(ex x
)maxlnx x
因为(
)=ex x
故y=ex(x-1) x2
在(0,1)上减,(1,+∞)增ex x
∴(
)min=eex x
又(
)=lnx x
故y=1-lnx x2
在(0,e)上减,(e,+∞)增lnx x
∴(
)max=lnx x
即k的取值范围是[1 e
,e]1 e
(2)由题知:h(x)即为y-e x1=e x1(x-x1)即y=e x1•x+e x1-x1 e x1
也为y=lnx2=
(x-x2)即y=1 x2
x+lnx2-11 x2
∴
…(6分)ex1= 1 x2 ex1-x1ex1=lnx2-1
又x1=0,∴e x1>1 即
>1⇒x1>11 x2
即x1>1>x2…(8分)
(3)令F(x)=ax2-x+xe-x+1(x≥x1)
∴F′(x)=-1-xe-x+e-x=-1+e-x(1-x)( x≥x1)
又x≥x1>1,F′(x)=-1-xe-x+e-x=-1+e-x(1-x)<0
即F(x)=ax2-x+xe-x+1(x≥x1)单调减,
所以只要F(x)≤F(x1)=ax2-x1+x1e -x1+1≤0
即a+x1-x1e x1+e x1≤0…(12分)
由ex1= 1 x2 ex1-x1ex1=lnx2-1
∴x1=-lnx2 ex1-x1ex1=lnx2-1
即x1-x1ex1+ex1=-1
故只要a+x1-x1ex1+ex1=a-1≤0得:
a≤1
综上,实数a的取值范围是(-∞,1]…(14分)