解答题已知函数f(x)=x-1-lnx.(1)求函数f(x)的最小值;(2)求证:当n

发布时间:2020-07-09 09:22:33

解答题已知函数f(x)=x-1-lnx.
(1)求函数f(x)的最小值;
(2)求证:当n∈N*时,;
(3)对于函数h(x)和g(x)定义域上的任意实数x,若存在常数k,b,使得不等式h(x)≥kx+b和g(x)≤kx+b都成立,则称直线y=kx+b是函数h(x)与g(x)的“分界线”.设函数,g(x)=e[x-1-f(x)],试问函数h(x)与g(x)是否存在“分界线”?若存在,求出常数k,b的值;若不存在,说明理由.

网友回答

(1)解:∵f(x)=x-1-lnx(x>0)
∴,
当x∈(0,1)时,f′(x)<0,f(x)递减,
当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,f(x)递增,
∴f(x)的最小值为f(1)=0.…(4分)
(2)证明:由(1)知当x>0时恒有f(x)≥0,即x-1≥lnx,
∴ex-1≥x,从而有ex≥x+1,当且仅当x=0时取等号,…(6分)
分别令,
得,
相乘可得.…(8分)
(3)解:令,
则,
当时,F′(x)<0,F(x)递减,
当时,F′(x)>0,F(x)递增,
∴当时F(x)取得最小值0,
则h(x)与g(x)的图象在处有公共点.…(10分)
设函数h(x)与g(x)存在“分界线”,方程为,
应有在x∈R时恒成立,
即在x∈R时恒成立,
必须,
得.…(13分)
下证在x>0时恒成立,
记,
则,当时,G′(x)>0,G(x)递增,
当时,G′(x)<0,G(x)递减,
∴当时G(x)取得最大值0,
即在x>0时恒成立,
综上知,函数h(x)与g(x)存在“分界线”,其中.…(16分)解析分析:(1)由f(x)=x-1-lnx(x>0)知,当x∈(0,1)时,f′(x)<0,f(x)递减,当x∈(1,+∞)时,f′(x)>0,f(x)递增,由此能求出f(x)的最小值.(2)由(1)知当x>0时恒有f(x)≥0,即x-1≥lnx,故ex-1≥x,从而有ex≥x+1,当且仅当x=0时取等号,由此能够证明当n∈N*时,.(3)令,则,当时,F′(x)<0,F(x)递减,当时,F′(x)>0,F(x)递增,故当时F(x)取得最小值0,则h(x)与g(x)的图象在处有公共点.由此能够导出函数h(x)与g(x)存在“分界线”,其中.点评:本题考查利用导数求闭区间上函数最值的应用,综合性强,难度大,是高考的重点.解题时要认真审题,仔细解答,注意合理地进行等价转化.
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