内容正文:
专题一 函数与导数、不等式
第5讲 导数的综合应用
1.(2018·全国卷Ⅱ)已知函数f(x)=ex-ax2.
(1)若a=1,证明:当x≥0时,f(x)≥1;
(2)若f(x)在(0,+∞)只有一个零点,求a.
(1)证明:当a=1时,f(x)≥1等价于(x2+1)·e-x-1≤0.
设函数g(x)=(x2+1)e-x-1,
则g′(x)=-(x2-2x+1)e-x=-(x-1)2e-x.
当x≠1时,g′(x)<0,所以g(x)在(0,+∞)上单调递增.
又g(0)=0,故当x≥0时,g(x)≤0,
即f(x)≥1.
(2)解:设函数h(x)=1-ax2e-x.
f(x)在(0,+∞)只有一个零点等价于h(x)在(0,+∞)只有一个零点.
(ⅰ)当a≤0时,h(x)>0,h(x)没有零点;
(ⅱ)当a>0时,h′(x)=ax(x-2)e-x.
当x∈(0,2)时,h′(x)<0;当x∈(2,+∞)时,h′(x)>0.
所以h(x)在(0,2)单调递减,在(2,+∞)单调递增.
故h(2)=1-eq \f(4a,e2)是h(x)在(0,+∞)的最小值.
①若h(2)>0,即a<eq \f(e2,4),h(x)在(0,+∞)上没有零点;
②若h(2)=0,即a=eq \f(e2,4),h(x)在(0,+∞)上只有一个零点;
③若h(2)<0,即a>eq \f(e2,4),由于h(0)=1,所以h(x)在(0,2)上有一个零点.
由(1)知,当x>0时,ex>x2,h(4a)=1-eq \f(16a3,e4a)=1-eq \f(16a3,(e2a)2)>1-eq \f(16a3,(2a)4)=1-eq \f(1,a)>0.
故h(x)在(2,4a)上有一个零点.因此h(x)在(0,+∞)上有两个零点.
综上,当f(x)在(0,+∞)只有一个零点时,a=eq \f(e2,4).
2.(2017·全国卷Ⅱ)已知函数f(x)=ax2-ax-xln x,且f(x)≥0.
(1)求a;
(2)证明:f(x)存在唯一的极大值点x0,且e-2<f(x0)<e-2.
(1)解:f(x)的定义域为(0,+∞),
设g(x)=ax-a-ln x,
则f(x)=xg(x),f(x)≥0等价于g(x)≥0,
因为g(1)=0,g(x)≥0,故g′(1)=0,
而g′(x)=a-eq