问题 解答题
设函数f(x)=ex+sinx,g(x)=ax,F(x)=f(x)-g(x).
(1)若x=0是F(x)的极值点,求a的值;
(2)当a=
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时,若存在x1、x2∈[0,+∞)使得f(x1)=g(x2),求x2-x1的最小值;
(3)若x∈[0,+∞)时,F(x)≥F(-x)恒成立,求a的取值范围.
答案

(1)∵F(X)=f(x)-g(x)=ex+sinx-ax.

∴F′(x)=ex+cosx-a.

因为x-=0是F(x)的极值点,

所以F′(0)=e0+cos0-a=0,所以a=2.

当x<0时,F′(x)=ex+cosx-a<1+1-2=0;

当x≥0时,则φ(x)=ex+cosx-a,φ′(x)=ex-sinx≥1-1=0;

所以函数Fx)在[0,+∞)上递增,从而F′(x)≥F′(0)=1+1-a=2-2=0.

于是x=0是函数F(x)的极小值点.

∴a=2符合题意.

(2)因为a=

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,由f(x1)=g(x2)得x2=3(ex+sinx1),

∴x2-x1=3((ex+sinx1-

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x1),所以求x2-x1的最小值即求a=
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3
时函数3F(x)在[0,+∞)上的最小值,

由(1)得F′(x)=ex+cosx-a在[0,+∞)上递增,

从而F′(x)≥F′(0)=1+1-a=2-

1
3
>0,

所以F(x)在[0,+∞)上递增,所以3F(x)≥3F(0)≥3.

∴x2-x1得最小值为3.

(3)令h(x)=F(x)-F(-x)=ex-e-x+2sinx-2ax,

则h′(x)=ex+e-x+2cosx-2a.

令t(x)=h′(x),t′(x)=ex-e-x-2sinx,

令s(x)=t′(x),s′(x)=ex+e-x-2cosx.

∵s′(x)=ex+e-x-2cosx≥2-2=0,

∴t′(x)在[0,+∞)递增,从而t′(x)≥t′(0)=0,

∴h′(x)在[0,+∞)递增,从而h′(x)≥h′(0)=4-2a.

当a≤2时,h′(x)≥0,∴h(x)在[0,+∞)递增,即h(x)≥h(0)=0

∴当a≤2时,F(x)-F(-x)≥0对x∈[0,+∞)时恒成立;

当a>2时,h′(x)<0,

又∵h′(x)在[0,+∞)递增,

所以总存在x0∈(0,+∞)使得在区间[0,x0)上h′(x)<0,

导致h(x)在[0,x0)上递减,而h(0)=0,

∴当x∈(0,x0)时,h(x)<0

这与F(x)-F(-x)≥0对x∈[0,+∞)时恒成立不符,

所以a>2不合题意.

综上:a的取值范围:(-∞,2]

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