问题 解答题

设a为实数,函数f(x)=ex-2x+2a,x∈R.

(Ⅰ)求f(x)的单调区间与极值;

(Ⅱ)求证:当a>ln2-1且x>0时,ex>x2-2ax+1.

答案

(Ⅰ)f(x)的单调递减区间是(-∞,ln2),单调递增区间是(ln2,+∞),极小值为f(ln2)=eln2-2ln2+2a=2(1-ln2+a);(Ⅱ)求证:当a>ln2-1且x>0时,ex>x2-2ax+1.

题目分析:(Ⅰ)要求函数的单调区间和极值,需要求导,f(x)求导之后的结果f ′(x)=ex-2,令f ′(x)=0,得x=ln2,列出x,f ′(x),f(x)的变化情况表,根据表格写出函数的单增区间,单减区间,以及极小值为f(ln2)=eln2-2ln2+2a=2(1-ln2+a),没有极大值;(Ⅱ)要证明不等式,最常用的方法是构造函数g(x)=ex-x2+2ax-1,求导得g′(x)=ex-2x+2a,由题意,a>ln2-1及(Ⅰ)知,则g′(x)的最小值为g′(ln2)=2(1-ln2+a)>0,因而对任意x∈R,都有g′(x)>0,所以g(x)在R内单调递增,那么当x∈(0,+∞),必有g(x)>g(0),而g(0)=0,所以ex>x2-2ax+1.

试题解析:(Ⅰ)由f(x)=ex-2x+2a,x∈R知f ′(x)=ex-2,x∈R.

令f ′(x)=0,得x=ln2.

于是当x变化时,f ′(x),f(x)的变化情况如下表:

x(-∞,ln2)ln2(ln2,+∞)
f ′(x)0
f(x)单调递减↘2(1-ln2+a)单调递增↗
故f(x)的单调递减区间是(-∞,ln2),单调递增区间是(ln2,+∞),f(x)在x=ln2处取得极小值,极小值为f(ln2)=eln2-2ln2+2a=2(1-ln2+a).

(Ⅱ)设g(x)=ex-x2+2ax-1,x∈R.

于是g′(x)=ex-2x+2a,x∈R.

由(Ⅰ)知,当a>ln2-1时,g′(x)的最小值为g′(ln2)=2(1-ln2+a)>0.

于是对任意x∈R,都有g′(x)>0,

∴g(x)在R内单调递增.

于是当a>ln2-1时,对任意x∈(0,+∞),都有g(x)>g(0).

而g(0)=0,从而对任意x∈(0,+∞),g(x)>0.

即ex-x2+2ax-1>0,故ex>x2-2ax+1.

单项选择题
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