Question

已知函數(shù)．

（Ⅰ）若是上是增函數(shù)，求實(shí)數(shù)a的取值范圍；

（Ⅱ）證明：當(dāng)a≥1時(shí)，證明不等式≤x+1對(duì)x∈R恒成立；

（Ⅲ）對(duì)于在(0，1)中的任一個(gè)常數(shù)a，試探究是否存在x0>0，使得>x0+1成立？如果存在，請(qǐng)求出符合條件的一個(gè)x0；如果不存在，請(qǐng)說(shuō)明理由．

 

Answer 1

【答案】

（I）a的取值范圍為a≤0；（Ⅱ）詳見(jiàn)解析；（Ⅲ）可找到一個(gè)常數(shù)，使得>x0+1成立．

【解析】

試題分析：（I）時(shí)，，求導(dǎo)得．由題意，≥0在上恒成立.因?yàn)?/span>ex>0恒成立，故只需≥0在上恒成立，結(jié)合拋物線的圖象即可得a的取值范圍；（Ⅱ）由題知f(x)≤x+1即為-≤x+1．由于含有，故分和兩種情況討論.①在x≥0時(shí)，要證明-≤x+1成立，可變?yōu)?/span>證1≤成立，這樣只需利用導(dǎo)數(shù)求的最小值即可，求導(dǎo)得，易得≥0，從而g(x)≥g(0)=1.注：直接證也可，只是需要求兩次導(dǎo)數(shù)．

②在x≤0時(shí)，要證-≤x+1成立，可變?yōu)?/span>證1≤成立，這樣只需利用導(dǎo)數(shù)求的最小值即可.

（Ⅲ）要使f(x0)>x0+1成立，即.如果變?yōu)?/span>，那么求導(dǎo)后式子很復(fù)雜，故嘗試作其它的變形.

變形為，要找一個(gè)x0>0使該不等式成立，只需找到函數(shù)的最小值，滿足即可．這利用導(dǎo)數(shù)就容易解決了.

試題解析：（I）∵時(shí)，，

∴．

由題意，≥0在上恒成立，

當(dāng)a=0時(shí)，>0恒成立，即滿足條件．

當(dāng)a≠0時(shí)，要使≥0，而ex>0恒成立，

故只需≥0在上恒成立，即

解得a<0．

綜上，a的取值范圍為a≤0． 4分

（Ⅱ）由題知f(x)≤x+1即為-≤x+1．

①在x≥0時(shí)，要證明-≤x+1成立，

只需證≤，即證1≤， ①

令，得，

整理得，

∵x≥0時(shí)，≤1，結(jié)合a≥1，得≥0，

∴為在上是增函數(shù)，故g(x)≥g(0)=1，從而①式得證．

②在x≤0時(shí)，要使-≤x+1成立，

只需證≤，即證1≤， ②

令，得，

而在x≤0時(shí)為增函數(shù)，

故≤≤0，從而≤0，

∴m(x)在x≤0時(shí)為減函數(shù)，則m(x)≥m(0)=1，從而②式得證．

綜上所述，原不等式-≤x+1即f(x)≤x+1在a≥1時(shí)恒成立． 10分

（Ⅲ）要使f(x0)>x0+1成立，即，

變形為， ③

要找一個(gè)x0>0使③式成立，只需找到函數(shù)的最小值，滿足即可．

∵，

令得，則x=-lna，取x0=-lna，

在0<x<-lna時(shí)，，在x>-lna時(shí)，，

即t(x)在(0，-lna)上是減函數(shù)，在(-lna，+∞)上是增函數(shù)，

∴當(dāng)x=-lna時(shí)，取得最小值

下面只需證明：在時(shí)成立即可．

又令，

則≥0，從而在(0，1)上是增函數(shù)，

則，從而，得證．

于是的最小值，

因此可找到一個(gè)常數(shù)，使得③式成立． 14分

考點(diǎn)：導(dǎo)數(shù)與不等式