问题 解答题

已知f(x)=ex-ax-1

(Ⅰ)若f(x)在定义域R内单调递增,求a的取值范围;

(Ⅱ)若f(x)在(-∞,0]上单调递减,在[0,+∞)单调递增,求a的值;

(Ⅲ)设在g(x)=-x2+2x-2在(Ⅱ)的条件下,求证g(x)的图象恒在f(x)图象的下方.

答案

(Ⅰ)∵f(x)=ex-ax-1,

∴f′(x)=ex-a,

∵f(x)在定义域R内单调递增,

∴ex-a≥0在R上恒成立,即a≤ex在R上恒成立,

∵ex>0,

∴a≤0.

(Ⅱ)由题意知,若f(x)在(-∞,0]上单调递减,则ex-a≤0在(-∞,0]上恒成立,

∴a≥ex在(-∞,0]上恒成立,

∵y=ex在(-∞,0]上为增函数,

∴x=0时,y=ex最大值为1,

∴a≥1,

同理可知,ex-a≥0在[0,+∞)上恒成立,

∴a≤ex在[0,+∞)上恒成立,

∵y=ex在[0,+∞)上为增函数,

∴x=0时,y=ex最小值为1,

∴a≤1,

综上可知,当a=1时,满足f(x)在(-∞,0]上单调递减,在[0,+∞)上单调递增.

(Ⅲ)将g(x)的图象恒在f(x)图象的下方转化为g(x)<f(x)恒成立,

由(I)可知f(0)是f(x)的最小值,有f(x)≥f(0),而f(0)=e0-0-1=0,

∴f(x)≥0,

∵g(x)=-(x-1)2-1,

∴g(x)≤-1,

∴f(x)>g(x),即g(x)的图象恒在f(x)图象的下方,

故在g(x)=-x2+2x-2在(Ⅱ)的条件下,求证g(x)的图象恒在f(x)图象的下方.

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