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2025年高考三轮冲刺专题训练一元函数导数及其应用综合练习
1.已知函数f(x)=ex﹣ax﹣a3.
(1)当a=1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)若f(x)有极小值,且极小值小于0,求a的取值范围.
2.已知函数f(x)=(1﹣ax)ln(1+x)﹣x.
(1)当a=﹣2时,求f(x)的极值;
(2)当x≥0时,f(x)≥0,求a的取值范围.
3.已知函数f(x)=a(x﹣1)﹣lnx+1.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)若a≤2时,证明:当x>1时,f(x)<ex﹣1恒成立.
4.已知函数f(x)=lnax+b(x﹣1)3.
(1)若b=0,且f′(x)≥0,求a的最小值;
(2)证明:曲线y=f(x)是中心对称图形;
(3)若f(x)>﹣2当且仅当1<x<2,求b的取值范围.
5.已知函数f(x)=()ln(x+1).
(Ⅰ)求曲线y=f(x)在x=2处的切线斜率;
(Ⅱ)求证:当x>0时,f(x)>1;
(Ⅲ)求证:ln(n!)﹣(n)lnn+n≤1(n∈N*).
6.已知函数f(x)=(x2﹣2x+1)ex.
(Ⅰ)判断函数f(x)的单调性;
(Ⅱ)方程f(x)=a有三个实数解,求a的取值范围.
7.已知函数f(x)=xlnx(a﹣1)x.
(Ⅰ)当a=2时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(Ⅱ)设g(x)=f′(x),讨论函数g(x)的单调性;
(Ⅲ)若f(x)在定义域上单调递减,求a的取值范围.
8.设函数f(x)=2x3+mx2+x,g(x)=(4x﹣2)ln(x+1).
(1)若f(x)在定义域R上单调,求参数m的范围?
(2)若f(1)=g(1),判断f(x)与g(x)在x=1处是否有公切线?若存在,则求出其公切线,若不存在,请说明理由.
(3)若当x∈[0,+∞)时,f(x)﹣g(x)≥0恒成立.求参数m的范围.
9.已知函数f(x)=x3+ax2﹣a2x﹣1.
(1)当a=﹣5时,则过点(0,2)的曲线f(x)的切线有几条?并写出其中一条切线方程;
(2)讨论f(x)的单调性;
(3)若f(x)有唯一零点,求实数a的取值范围.
10.已知f(x)=lnx,g(x)=x2﹣x+2.
(1)证明:当x>0时,f(x)<g(x);
(2)设a∈R,试根据a的不同取值,讨论关于x的方程f(x)=g(x)+a解的个数;
(3)求证:有且只有两条直线与曲线y=f(x)、y=g(x)均相切.
11.已知函数f(x)=ex﹣1﹣x﹣ax2.
(1)当a=0时,求f(x)的单调区间;
(2)当x≥0时,若不等式f(x)≥0恒成立,求实数a的取值范围;
(3)若x>0,证明:(ex﹣1)ln(x+1)>x2.
12.已知函数,
(Ⅰ)当m=0时,求曲线f(x)在(0,f(0))处的切线方程;
(Ⅱ)当m=﹣2时,求函数f(x)的单调区间;
(Ⅲ)若f(x)在(0,+∞)上存在零点,求实数m的取值范围.
13.已知函数f(x)=﹣e2x+6ex﹣ax﹣2.
(1)当a=4时,求f(x)的单调递增区间;
(2)若f(x)有两个极值点x1,x2.
(i)求a的取值范围;
(ii)证明:f(x1)+f(x2)+x1+x2.
14.已知函数f(x)=(x+1)ex和g(x)=e2x(lnx+3).
(1)求曲线y=f(x)在点(﹣1,0)处的切线方程;
(2)若对任意x∈R,f(x)≥ax+1恒成立,求a的取值范围;
(3)若存在x1,x2∈(0,+∞),使得f(x1)=g(x2),证明:x2﹣x1+1≥0.
15.已知函数f(x)=(a)ln(1+x).
(1)当a=﹣1时,求曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程;
(2)是否存在a,b,使得曲线y=f()关于直线x=b对称,若存在,求a,b的值,若不存在,说明理由;
(3)若f(x)在(0,+∞)存在极值,求a的取值范围.
参考答案
1.【解答】解:(1)∵函数f(x)=ex﹣ax﹣a3,
∴当a=1时,f(x)=ex﹣x﹣1,f′(x)=ex﹣1,
∴f(1)=e﹣2,∴切点坐标为(1,e﹣2),
切线的斜率为k=f′(1)=e﹣1,
∴曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为:
y﹣(e﹣2)=(e﹣1)(x﹣1),整理得:y=(e﹣1)x﹣1.
(2)∵函数f(x)=ex﹣ax﹣a3,∴f′(x)=ex﹣a,
当a≤0时,f′(x)>0,函数f(x)在R上单调递增,此时函数f(x)无极值,
∴a>0,
令f′(x)=ex﹣a=0,得x=lna,
当x<lna时,f′(x)<0,当x>lna时,f′(x)>0,
∴函数f(x)的增区间为(lna,+∞),减区间为(﹣∞,lna),
∴f(x)极小值=f(lna)=a﹣alna﹣a3<0,
∴1﹣lna﹣a2<0,
令g(a)=﹣a2﹣lna+1,0,
g(a)在(0,+∞)上单调递减,
∵g(1)=0,∴g(a)<0等价于a>1,
∴a的取值范围是(1,+∞).
2.【解答】解:(1)当a=﹣2 时,f(x)=(1+2x)ln(1+x)﹣x,x>﹣1,
f′(x)=2ln(1+x),
当﹣1<x<0时,f′(x)<0;当x>0时,f′(x)>0,
所以f(x)在(﹣1,0)上单调递减,在(0,+∞)上单调递增,
故f(x)的极小值为 f(0)=0,无极大值;
(2)由f(x)=(1﹣ax)ln(1+x)﹣x,得f′(x)=﹣aln(1+x),x>﹣1,
令g(x)=f′(x),则g′(x),
当x≥0时,f(x)≥0,且f(0)=0,f′(0)=0,
所以g′(0)=﹣1﹣2a≥0,,
当时,g′(x)0,
所以g(x)在[0,+∞)上单调递增,g(x)=f′(x)≥g(0)=0,
故f(x)在[0,+∞)上单调递增,f(x)≥f(0)=0恒成立,
即a的取值范围为.
3.【解答】解:(1)f(x)=a(x﹣1)﹣lnx+1,
则,x>0,
若a≤0,f′(x)<0,f(x)的减区间为(0,+∞),无增区间;
若a>0时,当时,f'(x)<0,
当时,f'(x)>0,
所以f(x)的减区间为,增区间为;
(2)证明:因为a≤2,
所以当x>1时,ex﹣1﹣f(x)=ex﹣1﹣a(x﹣1)+lnx﹣1≥ex﹣1﹣2x+lnx+1,
令g(x)=ex﹣1﹣2x+lnx+1,
则g'(x),
令h(x)=g'(x),
则在(1,+∞)上递增,
h'(x)>h'(1)=0,
所以h(x)=g'(x)在(1,+∞)上递增,g'(x)>g'(1)=0,
故g(x)在(1,+∞)上递增,g(x)>g(1)=0,
所以当x>1时,f(x)<ex﹣1恒成立.
4.【解答】解:(1)由,解得0<x<2,
所以函数f(x)的定义域为(0,2),
当b=0时,,
所以,对 0<x<2恒成立,
又,当且仅当x=1时取“=”,
所以只需2+a≥0,即a≥﹣2,
所以a的最小值为﹣2.
(2)证明:x∈(0,2),f(2﹣x)+f(x),
所以f(x)关于点(1,a)中心对称.
(3)因为f(x)>﹣2当且仅当1<x<2,
所以x=1为f(x)=﹣2的一个解,
所以f(1)=﹣2,即a=﹣2,
先分析1<x<2时,f(x)>﹣2恒成立,
此时f(x)>﹣2,即为ln2(1﹣x)+b(x﹣1)3>0在(1,2)上恒成立,
设t=x﹣1,t∈(0,1),则ln2t+bt3>0在(0,1)上恒成立,
设g(t)=ln2t+bt3,t∈(0,1),
则g′(t)2+3bt2,
当b≥0时,﹣3bt2+2+3b>﹣3b+2+3b=2>0,
所以g′(t)>0恒成立,
所以g(t)在(0,1)上为增函数,
所以g(t)>g(0)=0,即f(x)>﹣2在(1,2)上恒成立,
当b<0时,﹣3bt2+2+3b>2+3b≥0,
所以g′(t)>0恒成立,
故g(t)在(0,1)上为增函数,故g(t)>g(0)=0,
即f(x)>﹣2在(1,2)上恒成立,
当b,即当0<t1时,g′(t)<0,
所以在(0,)上g(t)为减函数,
所以g(t)<g(0)=0,不合题意,舍去,
综上所述,f(x)>﹣2在(1,2)上恒成立时,b,
而b时,由上述过程可得g(t)在(0,1)单调递增,
所以g(t)>0的解为(0,1),
即f(x)>﹣2的解为(1,2),
综上所述,b,
所以b的取值范围为[,+∞).
5.【解答】解:(Ⅰ)对函数f(x)求导,可得f′(x),
则曲线y=f(x)在x=2处的切线斜率为f′(2);
(Ⅱ)证明:当x>0时,f(x)>1,即,即,
而 在(0,+∞)上单调递增,
因此g(x)>g(0)=0,原不等式得证;
(Ⅲ)证明:设数列{an}的前n项和,
则a1=S1=1;
当n≥2时,,
由(2),an<0(n≥2),
故Sn≤S1=1,不等式右边得证;
要证,只需证:对任意的n≥2,,
令,则,
当x>0时,h′(x)<0,函数h(x)在(0,+∞)上单调递减,
则h(x)<0,即,
则,
因此当k≥2时,,
当n≥4时,累加得
,
又,,
故,即得证.
6.【解答】解:(Ⅰ)f′(x)=(x2﹣2x+1+2x﹣2)ex=(x﹣1)(x+1)ex,
当x≥1或x≤﹣1时,f′(x)≥0,当﹣1<x<1时,f′(x)<0,
所以f(x)在[1,+∞),(﹣∞,﹣1]上单调递增,在(﹣1,1)上单调递减;
(Ⅱ)方程f(x)=a有三个实数解,
即y=a与y=f(x)的图象有三个交点,
因为f(x)在[1,+∞),(﹣∞,﹣1]上单调递增,在(﹣1,1)上单调递减,
f(1)=0,f(﹣1),x→+∞时,f(x)→+∞,x→﹣∞时,f(x)→﹣∞,
故0<a,
所以a的范围为(0,).
7.【解答】解:(1)当a=2时可得f(x)=xlnx﹣x2+x,
则f′(x)=lnx﹣2x+2,
此时f(1)=0,f′(1)=0,
因此切线方程为y﹣0=0(x﹣1),
即y=0;
(2)由,可得其定义域为(0,+∞),
且f′(x)=lnx﹣ax+a,即g(x)=lnx﹣ax+a,
显然,
当a≤0时,g'(x)>0,此时g(x)在(0,+∞)上单调递增;
当a>0时,令g'(x)=0,可得,
若,g'(x)>0,此时g(x)在上单调递增;
若,g'(x)<0,此时g(x)在单调递减;
综上可得,当a≤0时,g(x)在(0,+∞)上单调递增;
当a>0时,g(x)在上单调递增,在上单调递减;
(3)若f(x)在定义域上单调递减,可得f′(x)=lnx﹣ax+a≤0在(0,+∞)上恒成立;
由(2)可得当a≤0时,g(x)即f'(x)在(0,+∞)上单调递增,
当x→+∞,可得f'(x)→+∞,显然不合题意;
当a>0时,可得f'(x)在上单调递增,在上单调递减;
即f'(x)在处取得极大值,也是最大值,
即恒成立,
令u(a)=a﹣lna﹣1,a>0,
则,
显然当a∈(0,1)时,u'(a)<0,此时u(a)在(0,1)上单调递减;
当a∈(1,+∞)时,u′(a)>0,此时u(a)在(1,+∞)上单调递增,
因此u(a)≥u(1)=0,即a﹣lna﹣1≥0,
又a﹣lna﹣1≤0恒成立,可得a﹣lna﹣1=0,即a=1,
所以a的取值范围为a∈{1}.
8.【解答】解:(1)依题意,f′(x)=6x2+2mx+1≥0在R上恒成立,
所以Δ=4m2﹣24≤0,解得,
所以m的范围是.
(2)由题意得f(1)=m+3,g(1)=2ln2,
因为f(1)=g(1),
所以m=2ln2﹣3,
,f′(x)=6x2+2(2ln2﹣3)x+1,
则g′(1)=4ln2+1,f′(1)=7+2m=1+4ln2,即g′(1)=f′(1).
所以f(x)与g(x)在x=1处切线斜率相等,且切点为(1,2ln2).
所以f(x)与g(x)在x=1处有公切线,
则切线方程为y﹣2ln2=(1+4ln2)(x﹣1),即(1+4ln2)x﹣y﹣1﹣2ln2=0.
(3)令h(x)=f(x)﹣g(x)=2x3+mx2+x﹣(4x﹣2)ln(x+1),
由题意x∈[0,+∞)时,h(x)≥0恒成立,
所以h(1)=3+m﹣2ln2≥0,
所以m≥﹣3+2ln2为f(x)﹣g(x)≥0成立的必要条件.
下面证明:m≥﹣3+2ln2为f(x)﹣g(x)≥0成立的充分条件.
把函数h(x)=2x3+mx2+x﹣(4x﹣2)ln(x+1)看作以变量m为主元的函数,
于是设T(m)=2x3+mx2+x﹣(4x﹣2)ln(x+1),
当x∈[0,+∞)时,可知T(m)在m∈[﹣3+2ln2,+∞)上单调递增,
所以T(m)有最小值为T(﹣3+2ln2).
于是设φ(x)=T(﹣3+2ln2)=2x3+(﹣3+2ln2)x2+x﹣(4x﹣2)ln(x+1),
下证φ(x)≥0在x∈[0,+∞)上恒成立.
因为,则φ′(1)=0.
令,
在x∈[0,+∞)上单调递增.
因为.
所以,使得μ′(x0)=0.
于是μ(x)即φ′(x)在x∈(0,x0)上单调递减,在x∈(x0,+∞)上单调递增.
因为φ′(0)=3,φ′(1)=0,∴φ′(x0)<0.故 x1∈(0,x0),φ′(x1)=0.
于是有当x∈(0,x1),(1,+∞)时,φ′(x)>0,φ(x)单调递增;
x∈(x1,1)时,φ′(x)<0,φ(x)单调递减.
因为φ(0)=φ(1)=0,所以φ(x)的最小值为0.
即φ(x)≥0恒成立.
综上原命题成立.
所以参数m的范围为[﹣3+2ln2,+∞).
9.【解答】解:(1)当a=﹣5时,f(x)=x3﹣5x2﹣25x﹣1,函数定义域为R,
可得f′(x)=3x2﹣10x﹣25,
设切点为(x0,y0),
因为切线过点(0,2),
所以切线斜率存在,
设切线方程为y=kx+2,
此时,
整理得,
易知方程的判别式Δ>0,
所以该方程有2个不等实根且不为1,
则有3个不等的实根,
即共有3条切线,其中一条切线的切点横坐标为1,
此时k=3﹣10﹣25=﹣32,
则切线方程为y=﹣32x+2;
(2)易知f′(x)=3x2+2ax﹣a2=(3x﹣a)(x+a),
当a=0时,f′(x)=3x2≥0,
所以f(x)在R上单调递增;
当a>0时,,
当x<﹣a时,f′(x)>0,f(x)单调递增;
当时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x时,f′(x)>0,f(x)单调递增;
当a<0时,,
当时,f′(x)>0,f(x)单调递增;
当时,f′(x)<0,f(x)单调递减;
当x>﹣a时,f′(x)>0,f(x)单调递增,
综上所述,当a=0时,f(x)在R上单调递增,无递减区间;
当a>0时,f(x)在(﹣∞,﹣a)和上单调递增,在上单调递减;
当a<0时,f(x)在和(﹣a,+∞)上单调递增,在上单调递减;
(3)当a=0时,f(x)=x3﹣1,
此时函数仅有1个零点1;
当a>0时,由(2)知,f(x) 的极大值为f(﹣a),
当x→+∞时,f(x)→+∞,
若f(x)有唯一零点,
此时f(﹣a)=﹣a3+a3+a3﹣1<0,
解得a<1,
即a∈(0,1);
当a<0时,由(2)知,f(x)的极大值为,
若f(x)有唯一零点,
此时,
解得,
即.
综上,实数a的取值范围为.
10.【解答】解:(1)证明:令y=g(x)﹣f(x)=x2﹣x+2﹣lnx,定义域为(0,+∞),
则,
当x>1时,y′>0,函数y=g(x)﹣f(x)严格增;
当0<x<1时,y′<0,函数y=g(x)﹣f(x)严格减;
故当x=1时,函数y=g(x)﹣f(x)取到最小值,最小值为2.
因为2>0,
所以当x>0时,y=g(x)﹣f(x)>0,即f(x)<g(x).
(2)令h(x)=f(x)﹣g(x)﹣a,h(x)=lnx﹣(x2﹣x+2)﹣a,
则,
当x>1时,y′<0,函数y=h(x)严格减;
当0<x<1时,y′>0,函数y=h(x)严格增;
故当x=1时,函数y=h(x)取到极大值,极大值为h(1)=﹣2﹣a.
当﹣2﹣a<0,即a>﹣2时,函数y=h(x)无零点,即原方程无实数解;
当﹣2﹣a=0,即a=﹣2时,函数y=h(x)恰有一个零点,即原方程有一个实数解;
当﹣2﹣a>0,即a<﹣2时,函数y=h(x)有两个零点,即原方程有两个实数解.
则当a>﹣2时,函数y=h(x)无零点,即原方程无实数解;
当a=﹣2时,函数y=h(x)恰有一个零点,即原方程有一个实数解;
当a<﹣2时,函数y=h(x)有两个零点,即原方程有两个实数解.
(3)证明:假设直线y=kx+t与曲线y=f(x)、y=g(x)均相切,
故不等式lnx≤kx+t≤x2﹣x+2在定义域内恒成立,且两个等号都能取到.
设直线y=kx+t与曲线y=f(x)相切于点(x0,y0),于是,
且f(x0)=kx0+t=lnx0,消去x0得1+t+lnk=0.①
又直线y=kx+t与曲线y=g(x)相切,于是x2﹣(k+1)x+2﹣t=0,
且其判别式Δ=(k+1)2﹣4(2﹣t)=0.②
由①②两式,消t,得(k+1)2﹣4(3+lnk)=0.
设m(k)=(k+1)2﹣4(3+lnk),
求导,得,令m′(k)=0,解得k=1.
易得函数y=m(k)在区间(0,1)上严格减,在(1,+∞)区间上严格增.
又m(e﹣3)=(e﹣3+1)2>0,m(1)=﹣8<0,m(e2)=(e2+1)2﹣20>0,
进而可得函数y=m(k)恰有两个零点,一个在区间(e﹣3,1)内,一个在区间(1,e2)内.
综上,有且只有两条直线与曲线y=f(x)、y=g(x)均相切.
11.【解答】解:(1)当a=0时,f(x)=ex﹣1﹣x,函数定义域为R,
可得f′(x)=ex﹣1,
当x<0时,f′(x)<0;当x>0时,f′(x)>0,
所以f(x)在(﹣∞,0]上单调递减,在[0,+∞)上单调递增;
(2)已知f′(x)=ex﹣1﹣2ax,
令h(x)=ex﹣1﹣2ax,函数定义域为R,
可得h′(x)=ex﹣2a,
当2a≤1,即时,
此时h′(x)≥0,h(x)单调递增,
所以h(x)≥h(0),
即f′(x)≥f′(0)=0,
所以f(x)在[0,+∞)上为增函数,
此时f(x)≥f(0)=0,满足条件;
当2a>1时,
当0≤x<ln2a时,h′(x)<0,h(x)单调递减,
所以h(x)<h(0)=0,
即f′(x)<f′(0)=0,
所以f(x)在(0,ln2a)上单调递减,
此时f(x)<f(0)=0,不满足题意,
综上,实数a的取值范围为;
(3)证明:由(2)得,当且x>0时,,
即,
要证(ex﹣1)ln(x+1)>x2,
需证,
即证,
要证,
设,
可得,
当x>0时,F′(x)>0恒成立,
所以F(x)在(0,+∞)上单调递增,
因为F(0)=0.
所以F(x)>0恒成立,原不等式成立.
12.【解答】解:(Ⅰ)当m=0时,,f(0)=0,
,∴k=f′(0)=﹣2,
∴切线方程为:y=﹣2x;
(Ⅱ)当m=﹣2时,,,
令,,
∴x∈(﹣∞,3)时,g′(x)>0,g(x)在(﹣∞,3)单调递增,即f′(x)在(﹣∞,3)单调递增;
∴x∈(3,+∞)时,g′(x)<0,
∴g(x)在(3,+∞)单调递减,即f′(x)在(3,+∞)单调递减;
∵f'(0)=0,且x>3时,f′(x)>0恒成立,
∴f(x)的单调递减区间是(﹣∞,0),单调递增区间为(0,+∞),
(3),
∵x∈(0,+∞)时,∴,若m≥0,则f(x)<0恒成立,
∵f(x)在(0,+∞)上存在零点,∴m<0;
,由(2)可知f′(x)在(﹣∞,3)单调递增,在(3,+∞)单调递减.
∴0,
①若f′(0)=﹣2﹣m≥0,m≤﹣2时,
x∈(0,3),f′(x)>f′(0)≥0,x∈(3,+∞),,
∴x∈(0,+∞),f′(x)>0,∴f(x)单调递增,∴f(x)>f(0)=0,
∴f(x)无零点.
②若f′(0)<0,即﹣2﹣m<0,﹣2<m<0时,
∵f′(3)>0, x0∈(0,3)使得f′(x0)=0,当x>3时,f′(x)>0,
∴x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
x (﹣∞,x0) x0 (x0,+∞)
f′(x) ﹣ 0 +
f(x) ↓ 极小值 ↑
∴f(x)在(0,x0)上单调递减,∴f(x0)<f(0)=0,∴f(x)在(0,x0)无零点.
,,h(t)=et﹣t+1
h′(t)=et﹣1>0,h(t)单调递增,∴h(t)>h(1)>e>0,∴et﹣t+1>0
et﹣t+1>0,,∴,∴
∴,
根据零点存在定理可知,f(x)在(x0,+∞)上存在零点.
综上所述,若f(x)在(0,+∞)上存在零点,实数m的取值范围为(﹣2,0).
13.【解答】解:(1)因为函数f(x)=﹣e2x+6ex﹣ax﹣2,
当a=4时,f(x)=﹣e2x+6ex﹣4x﹣2,
所以f'(x)=﹣2e2x+6ex﹣4=﹣2(ex﹣1)(ex﹣2),
当ex∈(1,2)时,即x∈(0,ln2)时,f′(x)>0,
故f(x)单调递增区间为(0,ln2);
(2)f'(x)=﹣2e2x+6ex﹣a,
令t=ex,即f'(t)=﹣2t2+6t﹣a,
令,,
则t1,t2是方程﹣2t2+6t﹣a=0的两个正根,
则Δ=36﹣8a>0,即,
有t1+t2=3,,
即,
即a的a的取值范围是;
(ii)证明:f(x1)+f(x2)+x1+x2
(1﹣a)(lnt1+lnt2)﹣4
=(a+5)+(1﹣a),
令,
则,
令,
则,
则g′(x)在上单调递减,
又,
故存在x0∈(2,3),使g'(x)=0,即,
则当x∈(0,x0)时,g'(x)>0,当时,g'(x)<0,
故g(x)在(0,x0)上单调递增,g(x)在上单调递减,
则,
又x0∈(2,3),故,
即.
14.【解答】解:(1)依题意,f′(x)=(x+2)ex,
则,
故所求切线方程为;
(2)记F(x)=(x+1)ex﹣ax﹣1,则F′(x)=(x+2)ex﹣a,
因为F(0)=0,故F′(0)=0.
反证法:若F′(0)>0,则存在δ<0,使得F(x)在x∈[δ,0]单调递增,
此时F(δ)<F(0)=0,与F(x)=(x+1)ex﹣ax﹣1≥0恒成立矛盾.
同理可得,F′(0)<0也不成立.故F′(0)=0.
F′(x)=(x+2)ex﹣a,F′(0)=2﹣a=0,a=2.
下面证明:a=2时,F(x)=(x+1)ex﹣2x﹣1≥0.
令h(x)=ex﹣x﹣1,则h′(x)=ex﹣1,
当x<0时,h′(x)<0,函数h(x)(﹣∞,0)上单调递减,
当x>0时,h′(x)>0,函数h(x)在(0,+∞)上单调递增,
所以h(x)≥h(0),
所以ex﹣x﹣1≥0,
所以ex≥x+1,
当x<﹣1时,因为x+1<0且ex<e﹣1<2,
故F(x)≥2(x+1)﹣2x﹣1=1>0.
当x≥﹣1时,因为x+1≥0且ex≥x+1,
故F(x)≥(x+1)2﹣2x﹣1=x2≥0;
所以,当a=2时,对任意x∈R,f(x)≥ax+1恒成立.
(3)证明:由(1)知,当x>﹣2时,f′(x)=(x+2)ex>0,
所以f(x)在(﹣2,+∞)单调递增,如图.
,
∵x1>0,
∴.
∴lne2x2>﹣1,
∴lne2x2>﹣1,
∴,即,
∴,
令h(x)=ex﹣2﹣x,(x>0),h′(x)=ex﹣2﹣1.
易知当0<x<2时,h′(x)<0,h(x)单调递减,当x>2时,h′(x)>0,h(x)单调递增,
所以h(x)≥h(2)=﹣1,所以x2﹣x1≥﹣1,即得证.
15.【解答】解:(1)a=﹣1时,f(1)=0,
f′(x)ln(x+1)+(1)(),f′(1)=﹣ln2,
∴曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为y=﹣ln2(x﹣1).
(2)f()=(x+a)ln(),定义域为(﹣∞,﹣1)∪(0,+∞),
要使函数f()的图像关于x=b对称,则由x≠0,且x≠﹣1,可知b,
即f()=(x+a)ln()的图像关于x对称,
则f(1)=(1+a)ln2,f(﹣2)=(﹣2+a)ln(2﹣a)ln2,
得1+a=2﹣a,解得a.
设F(x)=(x)ln(),
由F(x)﹣F(﹣1﹣x)=(x)ln()﹣(﹣1﹣x)ln(1)=(x)ln 0,
即曲线y=f()关于直线x对称,
综上,a,b;
(3)由函数的解析式可得f′(x)=()ln(x+1)+(),
由f(x)在区间(0,+∞)存在极值点,则f′(x)在区间(0,+∞)上存在变号零点,
令()ln(x+1)+()0,
则﹣(x+1)ln(x+1)+(x+ax2)=0,
令g(x)=ax2+x﹣(x+1)ln(x+1),
f(x)在区间(0,+∞)存在极值点,等价于g(x)在区间上存在变号零点,
g′(x)=2ax﹣ln(x+1),g″(x)=2a,
当a≤0时,g′(x)<0,g(x)在区间(0,+∞)上单调递减,
此时g(x)<g(0)=0,g(x)在区间(0,+∞)上无零点,不合题意,
当a,2a≥1时,由于,
∴g“(x)>0,g′(x)在区间(0,+∞)上单调递增,
∴g′(x)>g′(0)=0,g(x)在区间(0,+∞)上单调递增,g(x)>g(0)=0,
∴g(x)在区间(0,+∞)上无零点,不符合题意,
当0<a时,由0,可得x,
当x∈(0,)时,g“(x)<0,g′(x)单调递减,
当x∈(,+∞)时,g“(x)>0,g′(x)单调递增,
∴g′(x)的最小值为1﹣2a+ln2a,
令m(x)=1﹣x+lnx(0<x<1),则m′(x)0,
函数m(x)在定义域内单调递增,m(x)<m(1)=0,
∴1﹣x+lnx<0恒成立,
∴1﹣2a+ln2a<0,
令h(x)=lnx﹣x2+x(x>0),则h′(x),
当x∈(0,1)时,h′(x)>0,h(x)单调递增,
当x∈(1,+∞)时,h′(x)<0,h(x)单调递减,
∴h(x)≤h(1)=0,即lnx≤x2﹣x,当且仅当x=1时,取等号,
∴g′(x)=2ax﹣ln(x+1)>2ax﹣[(x+1)2﹣(x+1)]=2ax﹣(x2+x),
g′(2a﹣1)>2a(2a﹣1)﹣[(2a﹣1)2+(2a﹣1)]=0,
∵g′(0)=0,∴根据零点存在定理得:
g′(x)在区间(0,+∞)上存在唯一零点x0,
当x∈(0,x0)时,g′(x)<0,g(x)单调递减,
当x∈(x0,+∞)时,g′(x)>0,g(x)单调递增,
∴g(x0)<g(0)=0,
令n(x)=lnx,则,
则函数n(x)=lnx在(0,4)上单调递增,在(4,+∞)上单调递减,
∴n(x)≤n(4)=ln4﹣2<0,∴lnx,
∴g()=()[a()﹣ln()2a+1]
>(1)[]
=()[]>()()
>()(1)0,
∴函数g(x)在区间(0,+∞)上存在变号零点,符合题意.
综上,实数a得取值范围是(0,).
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