问题 解答题
已知函数f(x)=ex-ax-1(a>0,e为自然对数的底数).
(1)求函数f(x)的最小值;
(2)若f(x)≥0对任意的x∈R恒成立,求实数a的值;
(3)在(2)的条件下,证明:(
1
n
)n+(
2
n
)n+…+(
n-1
n
)n+(
n
n
)n
e
e-1
(其中n∈N*)
答案

(1)由题意a>0,f′(x)=ex-a,

由f′(x)=ex-a=0得x=lna.

当x∈(-∞,lna)时,f′(x)<0;当x∈(lna,+∞)时,f′(x)>0.

∴f(x)在(-∞,lna)单调递减,在(lna,+∞)单调递增.

即f(x)在x=lna处取得极小值,且为最小值,其最小值为f(lna)=elna-alna-1=a-alna-1.(5分)

(2)f(x)≥0对任意的x∈R恒成立,即在x∈R上,f(x)min≥0.

由(1),设g(a)=a-alna-1,所以g(a)≥0.

由g′(a)=1-lna-1=-lna=0得a=1.

∴g(a)在区间(0,1)上单调递增,在区间(1,+∞)上单调递减,

∴g(a)在a=1处取得最大值,而g(1)=0.

因此g(a)≥0的解为a=1,∴a=1.(9分)

(3)证明:由(2)知,对任意实数x均有ex-x-1≥0,即1+x≤ex

x=-

k
n
(n∈N*,k=0,1,2,3,…,n-1),则0<1-
k
n
e-
k
n

(1-

k
n
)n≤(e-
k
n
)n=e-k

(

1
n
)n+(
2
n
)n+…+(
n-1
n
)n+(
n
n
)ne-(n-1)+e-(n-2)+…+e-2+e-1+1

=

1-e-n
1-e-1
1
1-e-1
=
e
e-1
.(14分)

选择题
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