已知函数f(x)=ex-ax-1(a>0,e为自然对数的底数).

1个回答

  • 解题思路:(1)在定义域内解不等式f′(x)>0,f′(x)<0可得函数的单调增区间、减区间;

    (2)由(1)易求最小值g(a),利用导数可求得g(a)的最大值及相应的a值;

    (3)由(2)知,当a=1时,对任意实数x均有f(x)≥g(1)=0,即ex-x-1≥0,即1+x≤ex.令x=-[k/n](n∈N*,k=0,1,2,3,…,n-1),则0<1-[k/n]≤

    e

    -

    k

    n

    ,从而可得

    (1-

    k

    n

    )

    n

    ≤(

    e

    -

    k

    n

    )

    n

    =

    e

    -k

    利用该不等式进行适当放缩可得结论;

    (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)的单调递减区间为(-∞,lna),单调递增区间为(lna,+∞).

    (2)由(1)知,当x=lna时,f(x)取得极小值,也为最小值,

    其最小值为g(a)=f(lna)=elna-alna-1=a-alna-1.

    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)取得最大值时,a=1.

    (3)证明:由(2)知,当a=1时,对任意实数x均有f(x)≥g(1)=0,即ex-x-1≥0,即1+x≤ex

    令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)n≤e-(n-1)+e-(n-2)+…+e-2+e-1+1=

    1-e-n

    1-e-1<

    1

    1-e-1=

    e

    e-1.

    点评:

    本题考点: 利用导数求闭区间上函数的最值;利用导数研究函数的单调性.

    考点点评: 本题考查利用导数研究函数的单调性、最值,综合性较强,难度较高,(3)问运用最值构造不等式进行放缩是解决问题的关键.